饮酒对大鼠离体主动脉的影响1)
2012-11-22赵良渊赵子瑞侯晓敏秦小江
赵良渊,赵子瑞,侯晓敏,秦小江
长期以来,人们一直将饮酒和高血压、冠心病(CHD)等心脑血管疾病联系在一起,认为饮酒是影响心脑血管功能的一个重要因素。而一些报道称,适量的酒精能够保护心血管,适量饮酒可使CHD的危险性下降[1],可使高血压病患者的心肌梗死率降低[2],可以降低心血管疾病的死亡率[3]。但是如果长期大量饮酒,是否会对心脑血管造成损伤,研究表明,酒精摄入量≥30g/d是高血压的独立危险因子[4]。本实验从大鼠主动脉对舒张药物的反应,来探讨长期大量饮酒对血管舒张功能的影响。
1 材料与方法
1.1 药品与试剂 乙酰胆碱(Ach)、吡那地尔(Pina)、苯肾上腺素(PE)均购自美国Sigma公司。其余试剂均为国产分析纯。
1.2 动物与分组 雄性SD大鼠,体重170g~200g,由山西医科大学实验动物中心提供,随机分为空白组和饮酒组,每组20只。
1.3 模型制造方法 空白组大鼠自由饮水,摄食;饮酒组大鼠给予20度的乙醇,让大鼠自由饮用,摄食,造模20周。
1.4 仪器 Powerlab生物信号采集分析系统和张力换能器为澳大利亚埃德仪器国际贸易有限公司产品。HSS-1B数字式超级恒温水浴泵为成都仪器厂产品。血管平滑肌浴管实验系统为自制。解剖显微镜为江南仪器公司产品。
1.5 实验方法
1.5.1 大鼠主动脉环的制备与基本实验程序 将大鼠击晕后,立即开胸取出主动脉,置于4℃的PSS液中,PSS液具体成分为:NaCl 144mmol/L,KCl 5.8mmol/L,MgCl24.2mmol/L,CaCl22.5mmol/L,Glucose 11.1mmol/L,HEPES 5mmol/L。血管环的制备、张力的记录及血管反应性的检测方法同文献[5]。
1.5.2 大鼠主动脉舒张作用的测定 制备大鼠主动脉血管环,向浴槽内加入PE(10-5mol/L)或 KCl(60mmol/L)预收缩,达到坪值后,再向浴槽内累积加入Ach,使浴槽中Ach的终浓度依次递增为10-8mol/L、10-7mol/L、10-6mol/L、10-5mol/L、10-4mol/L,或向浴槽内累积加入Pina,使浴槽中Pina的终浓度依次递增为10-9mol/L、10-8mol/L、10-7mol/L、10-6mol/L、10-5mol/L,分别以10-5mol/L PE 和60mmol/L KCl引起的最大稳定收缩张力为100%,然后分别计算出各浓度药物所致舒张的百分比,最后做出药物的浓度-舒张效应曲线。
1.6 统计学处理 数据以均数±标准差(x±s)表示。应用SPSS17.0作统计分析,两样本t检验进行差异显著性检验。采用Sigmaplot10.0做出浓度-舒张效应曲线。
2 结 果
2.1 Ach和Pina对PE预收缩离体主动脉的舒张作用 Ach和Pina对PE引起的饮酒组和空白组大鼠主动脉收缩均表现为浓度依赖性的舒张效应。
2.1.1 Ach对PE预收缩的舒张效应 PE引起饮酒组和空白组大鼠主动脉的最大收缩力分别为(2.77±0.37)mN、(2.97±0.04)mN,Ach对PE预收缩的饮酒组和空白组大鼠的最大舒张率分别为(42.10±1.41)%、(44.65±1.23)%。在PE(10-5mol/L)预收缩的主动脉环上,用不同浓度的Ach(10-8mol/L~10-4mol/L)舒张,两组大鼠各个浓度之间差异均有统计学意义(P<0.01)。详见图1。
图1 Ach对PE预收缩的舒张效应
2.1.2 Pina对PE预收缩的舒张效应 PE引起饮酒组和空白组大鼠主动脉的最大收缩力分别为(1.40±0.13)mN、(1.26±0.02)mN,Pina对PE预收缩的和空白组大鼠的最大舒张率分别为(97.98±0.80)%、(97.37±1.82)%。与空白组相比,用PE(10-5mol/L)预收缩后再用Pina(10-9mol/L~10-5mol/L)舒张,当Pina浓度为10-9mol/L~10-7mol/L时,与空白组比较差异有统计学意义(P<0.01),当Pina浓度为10-6mol/L~10-5mol/L时,与空白组之间差异无统计学意义(P>0.05)。详见图2。
图2 Pina对PE预收缩的舒张效应
2.2 Ach和Pina对KCl预收缩离体主动脉的舒张作用 Ach和Pina对KCl预收缩的饮酒组和空白组大鼠主动脉均有浓度依赖性的舒张作用,但舒张程度有一定的差异性。
2.2.1 Ach对KCl预收缩的舒张效应 KCl引起饮酒组和空白组大鼠主动脉的最大收缩力分别为(4.31±0.08)mN、(3.86±0.03)mN,Ach对KCl预收缩的和空白组大鼠的最大舒张率分别为(9.28±0.66)%、(18.21±1.26)%。用 KCl(60mmol/L)预收缩后再用 Ach(10-8mol/L~10-4mol/L)舒张,当 Ach浓度为10-8mol/L时,饮酒组和空白组比较差异有统计学意义(P<0.05),当 Ach浓度为10-7mol/L~10-4mol/L时,饮酒组和空白组比较差异有统计学意义(P<0.01)。详见图3。
图3 Ach对KCl预收缩的舒张效应
2.2.2 Pina对KCl预收缩的舒张效应 KCl引起饮酒组和空白组大鼠主动脉的最大收缩力分别为(3.06±0.07)mN、(3.13±0.06)mN,Pina对KCl预收缩的饮酒组和空白组大鼠的最大舒张率分别为(31.17±1.62)%、(35.91±1.30)%。用 KCl(60 mmol/L)预收缩后再用 Pina(10-9mol/L~10-5mol/L)舒张,当Pina浓度为10-9mol/L时,饮酒组与空白组比较差异无统计学意义(P>0.05),当Pina浓度为10-7mol/L时,饮酒组与空白组比较差异有统计学意义(P<0.05),当Pina浓度为10-8mol/L、10-6mol/L、10-5mol/L时,饮酒组与空白组比较差异有统计学意义(P<0.01)。详见图4。
图4 Pina对KCl预收缩的舒张效应
3 讨 论
大量研究已经表明,轻中度饮酒可以提高血浆中高密度脂蛋白水平和减少血栓的形成[6],减少患心血管疾病的风险和降低死亡率。单纯从主动脉舒张功能来研究长期大量饮酒对心血管系统造成的损害及程度,报道多样,可能与实验条件,造模情况等多方面因素有关。
乙酰胆碱可引起肺动脉和冠状动脉等多种血管舒张,其机制主要是由于激动血管内皮细胞M胆碱受体亚型,导致内皮依赖性舒张因子(EDRF)即一氧化氮(nitric oxide,NO)释放,当NO从内皮分泌出来后弥散至平滑肌,作用于可溶性鸟苷酸环化酶(GC2S),引起环磷鸟苷酸(cGMP)的升高,后者主要通cGMP依赖性蛋白激酶(cGKs)使许多钙依赖性的细胞内传导信号蛋白磷酸化,使细胞内钙减少从而抑制钙介导的肌球蛋白轻链磷酸化而使血管舒张[7]。如果血管内皮受损,则Ach的上述作用将不复存在。
空白组Ach引起的舒张效果强于饮酒组,提示长期饮酒可能对血管内皮造成了一定程度的损伤。Ach为内皮依赖性的血管舒张剂,血管的内皮细胞通过释放NO、前列环素(PGI2)等血管舒张物质调节血管平滑肌的张力[8]。
吡那地尔为ATP敏感性钾通道开放剂,它可使平滑肌细胞的钾通道开放,导致钾外流和静止膜电位负向转移,使静息时的细胞超极化,最终的效应是细胞内Ca2+减少和平滑肌松弛,血管扩张。目前研究发现血管平滑肌细胞上存在四种K+通道,分别为Ca2+激活的 K+通道(KCa),ATP敏感的 K+通道(KATP),电位门控 K+通道(KV)和内向整流 K+通道(KIR)。ATP敏感性钾通道的开放与细胞能量代谢水平密切相关,另外此通道对内源性的舒张剂也很敏感。该通道在正常情况下活性很低,只有当缺氧、缺血等代谢异常,ATP水平异常时才开放[9]。K+通道对血管紧张度的维持和血管功能的调节有重要的意义,它参与维持血管平滑肌细胞的膜电位,亦是众多血管活性物质的作用靶点,在PAH和HPV的发病机制中起重要作用[10]。
吡那地尔可以开放钾通道,进而引起血管舒张,K+通道具有调节血管平滑肌细胞膜电位的功能,是维持血管张力的重要因素。空白组Pina引起的舒张效应强于饮酒组,实验结果提示,与空白组相比,饮酒组大鼠主动脉上的钾通道可能变迟钝了,或者可能是长期饮酒使得饮酒组大鼠主动脉的部分钾通道失活了,但长期饮酒会造成钾通道的表达具体发生怎样的变化,还有待下一步PCR等实验结果的证实。
[1] Kloner RA,Rezkalla SH.To drink or not to drink?That is the question[J].Circulation,2007,116(11):1306-1317.
[2] Bau PF,Bau CH,Rosito GA,et al.Alcohol consumption,cardiovascular health and endothelial function markers[J].Alcohol,2007,41(7):479-488.
[3] O’Keefe JH,Bybee KA,Lavie CJ.Alcohol and cardiovascular health the razor-sharp double-edged sword[J].J Am Coll Cardiol,2007,50(11):1009-1014.
[4] 李云霞,蔡久英.饮酒与心血管疾病[J].心血管病学进展,2008,29(3):462-465.
[5] Xue WX,Zhang MS,Li J,et al.Effects of taurine on aortic rings isolated from fructose-fed insulin resistance and normal rat aortic rings are different[J].Cardiovasc Drug Ther,2008,22:461-468.
[6] Lucas DL,Brown RA,Wassef M,et al.Alcohol and the cardiovascular system:Research challenges and opportunities[J].Am Coll Cardiol,2005,45(12):1916-1924.
[7] Vaandrager AB,Jonge HR.Signalling by cGMP-dependent protein kinase[J].Mol Cel Biochen,1996,157:23-30.
[8] Rubio AR,Morales-Segura MA.Nitric oxide,an iceberg in cardio-vascular physiology:Far beyond vessel tone control[J].Arch Med Res,2004,35(1):1-11.
[9] 姜雨鸽,汪海.血管平滑肌钾通道及其调节因素[J].中国药理学通报,2002,18(5):494-498.
[10] Yuan Xiaojian.Molecular basis and function of voltage-gated K channels in pulmonary arterial smooth muscle cells[J].Am J Physiol,1998,274(18):L621-L635.