Received 2001-12-25 Accepted 2002-03-27
*Corresponding author. Tel: +86-311-6064121-5560; E-mail: syho@hebmu.edu.cn
生理学报, Aug. 2002, 54 (4): 354～358
Acta Physiologica Sinica
研究论文
植物雌激素三羟异黄酮抑制麻醉大鼠颈动脉窦压力感受器反射
王义和1, 王 升2, 何瑞荣2,*
1武警医学院生理教研室, 天津 300162;
2河北医科大学基础医学研究所生理室, 石家庄 050017
摘 要: 采用隔离灌流麻醉雄性大鼠颈动脉窦技术, 观察了植物雌激素三羟异黄酮(genistein, GST)对颈动脉窦压力感受器反射的影响。其结果如下: (1)以GST (50 μmol/L)隔离灌流颈动脉窦区时, 压力感受器机能曲线向右上方移位, 曲线最大斜率(peak slope, PS)由0.36±0.01降至0.23±0.01 (P<0.001), 反射性血压下降幅度(reflex decrease, RD)由39.75±1.58 降至27.00±0.60 mmHg (P<0.001), 阈压(TP)和饱和压(SP)分别从65.63±2.10和192.23±3.90升至82.05±1.95 mmHg (P<0.001)和215.76±3.75 mmHg (P<0.001)。其中RD、PS和TP呈明显的剂量依赖性; (2)用Ca2+通道激动剂Bay K 8644 (500 nmol/L)预处理后, 能取消GST(50 μmol/L)对压力感受器反射的抑制作用; (3)预先灌流NO合酶阻断剂(L-NAME, 100 μmol/L), 不能阻断GST (50 μmol/L)对压力感受器反射的抑制效应。以上结果提示, GST可能通过阻断Ca2+通道途径而抑制大鼠颈动脉窦压力感受器反射, 并非由血管内皮细胞释放NO所致。
关键词: 三羟异黄酮; Bay K 8644; 压力感受器反射; 平均动脉压
学科分类号: Q463
Phytoestrogen
genistein inhibits carotid sinus baroreflex in anesthetized male rats
WANG Yi-He1, WANG Sheng2, HE Rui-Rong2,*
1Department of Physiology, Medical College of Chinese People's Armed Police Forces, Tianjin 300162; 2Department of Physiology, Institute of Basic Medicine, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017
Abstract: The purpose of this study was to determine the effect of phytoestrogen genistein (GST) on carotid sinus baroreflex in 30 anesthetized male rats by perfusing the isolated carotid sinus in vivo. The results obtained are as follows. (1) By perfusion with GST (50 μmol/L), the functional curve of baroreflex was shifted to the right and upward, with a peak slope (PS) decrease from 0.36±0.01 to 0.23±0.01 (P<0.001) and a reflex decrease (RD) in mean arterial pressure from 39.75±1.58 to 27.00±0.60 mmHg (P<0.001), while the threshold pressure (TP) and saturation pressure (SP) were significantly increased from 65.63±2.1 to 82.05±1.95 mmHg (P<0.001) and from 192.23±3.90 to 215.76±3.75 mmHg (P<0.001), respectively. Among the functional parameters of carotid baroreflex, the changes in RD, PS and TP were dose-dependent. (2) Pretreatment with Bay K 8644 (500 nmol/L), an agonist of calcium channels, could completely abolish the inhibitory effect of GST on carotid baroreflex. (3) Preperfusion with an inhibitor of NO synthase, L-NAME (100 μmol/L), did not affect the inhibitory effect of GST. It is proposed that the inhibitory action of GST on carotid baroreflex may be mediated by the inhibition of Ca2+ channel of vascular smooth muscle, but not by NO release from endothelium.
Key words: genistein; Bay K 8644; baroreflex; mean arterial pressure
植物性雌激素是一类源于植物的生物活性物质, 其结构与雌激素近似, 因而对心血管系统也具有良好的保护作用。它具有抗动脉粥样硬化和舒张血管作用[1, 2], 且无雌激素的不良反应[3]。我们先前的研究表明, 17β-雌二醇可抑制麻醉雄性大鼠颈动脉窦压力感受器反射[4], 而植物性雌激素对动脉压力感受器反射的影响至今尚未报道。因此, 本实验旨在应用在体隔离灌流大鼠颈动脉窦技术, 观察植物雌激素三羟异黄酮(genistein, GST)对动脉压力感受器反射的影响, 进而探讨其作用机制。
1 材料和方法
1.1 一般操作 实验在以氨基甲酸乙酯(1.0 g/kg)腹腔麻醉的雄性Sprague-Dawley大鼠(290～350 g)上进行。于颈部正中切口, 行气管插管, 自主呼吸。一侧股动脉插管接压力换能器(MPU-0.5, Nihon Kohden), 输入载波放大器(AP-620G, Nihon Kohden)记录动脉压(ABP)。动物在实验中的平均动脉压、心率、呼吸和直肠温度分别为101.78±6.85 mmHg、386±8 beats/min、75±5次/min 和38.2±0.2℃。
1.2 颈动脉窦区隔离灌流 详见我们实验室以往的报道[5]。在气管插管的头端将气管和食管一并切断, 翻向口端。切断胸舌骨肌和喉上神经, 充分暴露两侧颈动脉窦区, 分离双侧减压神经并切断。鉴于颈交感干和喉返神经中可能有减压神经穿行, 实验中将两神经一并切断。分离并切断右侧窦神经。仔细游离左侧颈总动脉, 将近心端结扎, 向远心端插入聚乙烯管作为流入道; 再结扎颈外动脉远心端, 向其近心端插管至颈内、外动脉分叉处作为流出道。分别结扎枕动脉、甲状腺上动脉、咽升动脉, 并仔细结扎颈内动脉远端。借蠕动泵以37℃氧合的Krebs-Henseleit (K-H)液(mmol/L: NaCl 118.0, NaHCO3 25.0, KCl 4.7, KH2PO4 1.2, MgSO4 1.2, CaCl2 2.5, glucose 5.6, pH 7.35～7.45)隔离灌流左侧颈动脉窦区。流入道插管上装一“T”形管, 连接压力换能器监测窦内压(ISP), 由RM-6200四道生理记录仪同步记录ISP和MAP。
1.3 实验程序及分组 以K-H液灌流颈动脉窦, 按我们实验室自行设计的微机程序, 将窦内压(ISP)保持在100 mmHg灌流后, 以斜坡方式升降ISP (0～260 mmHg), 此过程历时30 s[6]。以ISP为横坐标, 平均动脉压(MAP)为纵坐标, 绘出压力感受器反射机能曲线, 进而确定最大斜率(peak slope, PS)和MAP反射性下降的最大值(reflex decrease, RD)。将刚能引起体循环MAP反射性下降5 mmHg时的ISP值作为阈压(threshold pressure, TP); ISP继续上升至MAP不再进一步反射性下降时的ISP作为饱和压(saturation pressure, SP), MAP与ISP相等时的压力值作为平衡压(equilibrium pressure, EP); SP与EP之差作为压力感受器反射的工作范围(operating range, OR)。
实验分组: (1)GST组(n=18): 以K-H液灌流颈动脉窦, 以斜坡方式升降ISP, 绘制出机能曲线并确定上述各项机能参数, 然后向灌流液中分别加入不同浓度的GST (10、 50、 100 μmol/L), 重复升降ISP,观察机能曲线及参数的变化。以K-H液冲洗后, 重复上述过程。每种浓度的GST对压力感受器反射的效应分别在6只大鼠上观察。(2) GST和Ca2+通道激动剂Bay K8644组(n=6): 在相继用K-H液及GST (50 μmol/L)灌流颈动脉窦和升降ISP, 求得机能曲线及各项参数并以K-H液冲洗后, 向灌流液中加入Bay K8644 (500 nmol/L), 15 min后再加入GST (50 μmol/L), 以观察Bay K8644 对GST影响。以K-H液冲洗后重复上述过程。(3) GST和NO合酶阻断剂组L-NAME (n=6): 同上组观察GST的效应, 冲洗后向灌流液中加入NO合酶阻断剂L-NAME (100 μmol/L)。20 min后再加入GST (50 μmol/L), 其余过程同前组。
1.4 数据处理 全部资料用mean±SD表示。对给药前后的资料行配对t 检验, 组间差异行t检验。应用Microcal Origin 6.0软件对压力感受器反射机能曲线进行非线性拟合。
2 结果
2.1 GST对大鼠颈动脉窦压力感受器反射的影响
在用K-H液隔离灌流大鼠颈动脉窦条件下, ISP从0 mmHg以斜坡方式升至260 mmHg时, MAP反射性下降(RD) 39.75±1.58 mmHg; TP、 SP和PS分别为65.63±2.10、 192.23±3.90 和0.36±0.01 mmHg。用含低浓度GST (10 μmol/L)的K-H液灌流约10 min后, 再升降ISP时, RD为32.85±0.75 mmHg, 较对照时明显减小(P<0.01), PS也明显减小(P<0.01), 而TP升高(P<0.05); 压力感受器机能曲线向右上方移位。以中等浓度GST (50 μmol/L)灌流6 min后, RD较前组明显减小(P<0.001), PS显著减小(P<0.001), TP则明显增大(P<0.01); 机能曲线进一步向右上方移位。给予较高浓度GST (100 μmol/L)灌流4 min后, RD与中等浓度相比显着减小(P<0.001), PS更为减小(P<0.01), TP则明显增大(P<0.05); 机能曲线继续向右上方移位(表1, 图1)。 图2为中等剂量GST (50 μmol/L)灌流时压力感受器反射变化的典型实例。
2.2 Ca2+通道激动剂Bay K8644对GST所致大鼠颈动脉窦压力感受器反射效应的影响
在用K-H液隔离灌流大鼠颈动脉窦条件下, 加入GST (50 μmol/L)灌流颈动脉窦时, 其效应与前述结果无差异。用Bay K8644 (500 nmol/L)预处理15 min, 对压力感受器反射无影响; 再加入GST (50 μmol/L)时, 其对压力感受器反射的效应完全被阻断, 各项机能参数与K-H液对照相比无显著差异(表2), 机能曲线无明显移位。2.3 NO合酶阻断剂L-NAME对GST所致大鼠颈动脉窦压力感受器反射效应的影响
用含L-NAME (100 μmol/L)的K-H液灌流20 min, 对压力感受器反射无影响; 再加入GST (50 μmol/L),各项机能参数与单纯GST (50 μmol/L)作用时相比无明显差异(表2), 机能曲线依然向右上方移位。
图 1. 不同浓度genistein (GST)作用下大鼠颈动脉窦压力感受器机能曲线的变化
Fig. 1. Changes in functional curves of carotid baroreflex during intrasinus perfusion with different doses of genistein in rats. n=6. *P<0.05, **P<0.01 compared with control; ##P<0.01, ###P<0.001 compared with genistein (10 μmol/L); ++P<0.01, +++P<0.001 compared with genistein (50 μmol/L). ISP, intrasinus pressure; MAP, mean arterial pressure.
图 2. 颈动脉灌流三羟异黄酮(50 μmol/L)时ABP的反射性变化的原始记录图
Fig. 2. Original recording showing the reflex response of arterial blood pressure (ABP) to intrasinus perfusion with genistein (50 μmol/L). A: Control; B: Genistein; C: Washing out.
表 1. 三羟异黄酮对大鼠颈动脉窦压力感受器反射机能参数的影响
Table 1. Effect of genistein (GST) on the functional parameters of carotid baroreflex in rats
|
|
TP (mmHg) |
EP (mmHg) |
SP (mmHg) |
OR (mmHg) |
PS |
RD (mmHg) |
|
Control |
65.63±2.10 |
94.43±6.83 |
192.23±3.90 |
100.20±4.13 |
0.36±0.01 |
39.75±1.58 |
|
GST (μmol/L) 10 (A) |
73.58±0.83 |
96.98±3.45 |
211.28±5.33 |
101.18±2.70 |
0.29±0.01 |
32.85±0.75 |
|
GST (μmol/L)50 (B) |
82.05±1.95＃＃ |
98.70±5.10 |
215.78±3.75 |
108.60±3.98 |
0.23±0.01＃＃＃ |
27.00±0.60＃＃＃ |
|
GST (μmol/L)100 (C) |
88.20±1.50＋ |
100.73±3.23 |
229.28±7.35 |
110.18±3,15 |
0.16±0.01＋＋ |
18.30±0.90＋＋＋ |
n=6. TP, threshold pressure; EP, equilibrium pressure; SP, saturation pressure; OR, operating range; PS, peak slope; RD, reflex decrease. P<0.05, **P<0.01 compared with control. ##P<0.01, ###P<0.001 compared with A. +P<0.05, +++P<0.001 compared with B.
表 2. Ca2+ 通道激动剂Bay K8644 (500 nmol/L)和NO合酶阻断剂 L-NAME对三羟异黄酮(50 μmol/L)所致压力感受器反射效应的影响
Table 2. Effects of Bay K8644 (500 nmol/L) and L-NAME (100 μmol/l) on the responses of carotid baroreflex to genistein (GST, 50 μmol/L)
|
|
TP (mmHg) |
EP (mmHg) |
SP (mmHg) |
OR (mmHg) |
PS |
RD (mmHg) |
|
Control |
64.20±1.65 |
92.48±2.40 |
119.18±2.40 |
101.48±4.73 |
0.38±0.02 |
42.00±2.03 |
|
GST |
77.33±1.13* |
99.08±4.80 |
209.18±1.73* |
109.80±4.13 |
0.25±0.01** |
25.65±1.88** |
|
Bay K8644+GST |
65.85±2.25# |
96.00±4.80 |
190.35±1.28# |
103.88±3.60 |
0.38±0.01## |
41.18±1.65## |
|
Control |
66.08±2.55 |
93.38±1.50 |
192.68±3.15 |
99.83±3.53 |
0.39±0.01 |
41.10±1.65 |
|
GST |
80.03±3.00* |
94.35±4.43 |
207.23±2.18* |
104.85±2.40 |
0.25±0.02** |
27.15±2.63** |
|
L-NAME+GST |
79.28±3.30 |
93.75±2.48 |
209.10±2.55 |
105.75±4.28 |
0.26±0.03 |
26.18±2.10 |
P<0.05, **P<0.01 compared with control. ##P<0.05, ###P<0.01 compared with GST.
3 讨论
我们的实验结果表明, 用三种不同剂量的GST隔离灌流大鼠颈动脉窦时, ISP-MAP机能曲线均向右上方移位, 曲线最大斜率和反射性血压下降幅度随GST剂量的增加而递减。这些结果提示, GST对大鼠颈动脉窦压力感受器反射有抑制作用, 且此作用呈明显的剂量依赖性。
不少研究表明, 雌激素具有舒张血管效应, 其机制涉及NO释放, 前列环素生成, 激活K+ATP通道和抑制Ca2+通道[7,
8]。GST同雌激素一样也具有舒血管效应。Figtree等报道GST通过抑制钙离子内流引起离体动脉环舒张 [9]。我们在实验中用Ca2+通道激动剂Bay
K8644预处理后, 可取消GST对压力感受器反射的抑制效应。据此我们推测, GST抑制动脉压力感受器反射, 可能的机制是: GST通过抑制Ca2+内流, 使窦区血管平滑肌舒张而减弱对窦区压力感受器的牵张作用,
导致压力感受器神经元的牵张敏感性通道开放减少, 从而抑制压力感受器活动。
GST的血管效应是否有NO参与, 文献报道尚不一致。Mishra等发现, GST可通过引起内皮细胞释放NO而使主动脉环舒张[10]。而Figtree等报道, GST舒张家兔冠状动脉是通过抑制平滑肌细胞的Ca2+内流, 并不涉及NO、 前列环素等因素[9]。我们实验室曾观察到17β-雌二醇通过引起NO释放抑制颈动脉窦压力感受器反射[4]。但在本实验中, 用NO合酶阻断剂L-NAME预处理后, 并不能阻断GST的抑制效应, 说明NO似乎未参与GST对压力感受器的效应, 从而提示, 雌激素和植物性雌激素是通过不同的机制影响压力感受器活动的。
综上所述, GST抑制雄性大鼠颈动脉窦压力感受器反射是通过舒张窦区血管平滑肌而减弱对压力感受器的牵张作用实现的, NO似乎未参与此过程。
参 考 文 献
［1］Anderson JW, Johnstone BM, CookNewell ME.
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