牛磺酸对大鼠离体气管平滑肌舒张作用及机制的研究

[摘要] 目的 研究牛磺酸（Tau）对大鼠离体气管平滑肌的作用及可能机制。 方法 观察牛磺酸对高钾预收缩大鼠离体气管环的作用，通过工具药观察牛磺酸对气管环作用的可能机制。经Powerlab生物信号测定系统记录气管环张力。 结果 ①牛磺酸[（10~80） mmol/L] 对高钾（30 mmol/L）诱发的大鼠离体气管环收缩有舒张作用，且呈浓度依赖性，最大舒张率为（50.22±18.30）%。②牛磺酸舒张大鼠气管平滑肌的作用可被K、Ca通道抑制剂四乙胺（10 mmol/L）和KATP通道抑制剂格列苯脲(10μmol/L)显著减弱，而KIR通道抑制剂氯化钡（1 mmol/L）和KV通道抑制剂4-氨基吡啶（1 mmol/L）对此则无显著影响。③ L-NAME（1 mmol/L）、Pino（10 μmol/L）、Indo（10 μmol/L）对牛磺酸舒张大鼠离体气管环无明显影响。 结论 牛磺酸可舒张大鼠离体气管平滑肌，且舒张作用呈浓度依赖性。其舒张作用与一氧化氮、前列环素和β受体无关，可能与激活KATP通道和K、Ca通道有关。

[关键词] 牛磺酸；气管环；舒张作用；钾通道；钾通道阻滞剂

[中图分类号] 285.5[文献标识码] A[文章编号] 1673-9701（2012）10-0011-03

Effects and its mechanisms of taurine on isolated tracheal in rats

WANG Haijing1 ZHAO Hui1 LIU Yu2 LI Jianqiang1 ZHANG Mingsheng2

1.Department of Respiratory Medicine, Second Hospital of Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China; 2.Teaching and Research Room of Phormacology, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China

[Abstract] Objective To investigate the effects and the underlying relaxation mechanisms of taurine on tracheal smooth muscles. Methods The tracheal of rats were carefully dissected and the tension of rat isolated tracheal was recorded with Powerlab systerm. The underlying mechanisms on it were observed in the rings. Results Administration of taurine (10-80 mmol/L) caused relaxation of the isolated tracheal smooth muscle precontracted by KCl in rats. The relaxation of taurine on rat isolated tracheal precontracted by KCl was significantly inhibited by Tetraethtylamine (10 mmol/L) (KCa) and Glibenclamide (10μmol/L) (KATP). Barium chloride (1 mmol/L) and 4-aminopyridine (1 mmol/L) had little effect on taurine induced relaxation;the results showed that pre-incubated with L-NAME(1 mmol/L), Indo(I0μmol/L) and Pino (10μmol/L),which had little effect on taurine induced tracheal relaxation. Conclusion Taurine at different concentrations caused a significant relaxation on the isolated tracheal smooth muscle. It is suggested that the relaxation had little effect on stimulating βadrenergic receptors or generating NO or prostacycline. KCa and KATP may be taken part in the relaxtion.

[Key words] Taurine; Tracheal smooth muscle; Relaxation; Potassium channels; Potassium channels blockers

牛磺酸（Taurine，Tau）具有调节细胞内钙浓度、膜稳定作用、渗透调节、神经调质等多种生理功能，广泛参与神经、心血管、视觉、免疫和生殖系统等功能调节，对维持人与动物的正常生理功能具有重要意义[1]。近年来，其对人体各个系统的作用已有大量研究，但对气管平滑肌的作用鲜有报道。本文观察牛磺酸（Tau）对大鼠离体气管环作用，通过工具药了解其舒张气管平滑肌的可能机制。

1 材料与方法

1.1 仪器、药品、试剂

Powerlab生物信号采集分析系统（澳大利亚埃德公司），MS-4000生物信号采集分析系（广州龙飞达科技有限公司）、张力换能器（ADInstruments）等。牛磺酸由南京制药厂提供（批号980923）。四乙胺（tetraethtylamine，TEA）、格列苯脲（glibenclamide，Gli）、氯化钡（barium chloride，BaCl2）、4-氨基吡啶（4-aminopyridine，4-AP）、左旋硝基精氨酸甲酯（NG-nitro-L-arginine methyl ester，L-NAME）、普萘洛尔（Propranolol）、吲哚美辛（Indomethacin）均购自Sigma公司。余试剂均为市售优级纯。

1.2 大鼠离体气管环的制备

SD大鼠，雄性，体重220～300g，由山西医科大学实验动物中心提供。大鼠离体气管环张力实验参照文献方法[2]击昏大鼠，颈椎脱臼致死，迅速从颈部腹面正中切开皮肤，从甲状软骨下部至气管下部分叉处剪取全部气管(主支气管)，放入4℃通有氧气的HEPES(mmol/L:NaCl144， KCl5.8，MgCl21.2，CaCl2，HEPES 5，葡萄糖11.1，pH7.38)营养液中分离，剪成长3～5 mm左右的气管环，悬挂于5 mL浴管内(该浴管被预先注入37℃ HEPES液，并持续通入100% O2)。大鼠气管环的张力信号经PowerLab生物信号采集分析系统记录。给予调节1g静息张力，15~20 min换液一次，稳定90 min后进行如下实验。

1.3 离体气管环实验

1.3.1 牛磺酸对KCl预收缩气管环作用的影响标本稳定后，加入KCl（30 mmol/L）待气管环达坪值后，实验组累积加入10、20、40和80 mmol/L Tau；对照组累积加入相同摩尔浓度的NaCl。以KCl引起气管环的最大收缩值为100%，计算Tau各浓度的舒张百分比。

舒张率（%）=气管环张力（g）/ KCl预收缩气管环张力（g）×100%

1.3.2 钾通道阻滞剂对牛磺酸舒张气管平滑肌作用的影响标本稳定后，由KCl（30 mmol/L）诱发气管环收缩，达坪值后，实验组分别加入TEA（10 mmol/L），Gli（10μmol/L），4-AP（1 mmol/L），和BaCl2（1 mmol/L），对照组加入等摩尔浓度的NaCl，当气管环收缩再次达坪值后，累积加入Tau10、20、40、80 mmol/L。

1.3.3 L-NAME、Pino、Indo对牛磺酸舒张气管环作用的影响KCl（30 mmol/L）预收缩气管平滑肌达坪值，实验组分别加入L-NAME（1 mmol/L），Pino（10 μmol/L）和Indo（10 μmol/L），对照组加入等摩尔浓度的NaCl，余步骤同上。

1.4 统计学处理

实验数据用（x±s）表示，应用SPSS17.0软件作统计学分析。行两样本t检验进行差异显著性分析，P ＜ 0.05具显著性差异。

2 结果

2.1 牛磺酸对KCl预收缩的气管平滑肌的舒张作用

KCl致大鼠气管环持续收缩，其最大收缩幅度为（1.93±0.51）mN。Tau对 KCl致大鼠气管环持续收缩有浓度依赖性舒张作用，最大舒张率分别为（50.22±18.30）%，与对照组比较有统计学意义。

2.2 钾通道阻滞剂对牛磺酸舒张气管环作用的影响

牛磺酸对KCl诱发收缩的大鼠气管平滑肌的舒张作用可被K+通道阻滞剂TEA（10 mmol/L）、Gli（10 μmol/L）显著阻断（P < 0.05，P< 0.01, 图2）；而BaCl2（1 mmol/L）和4-AP （1 mmol/L）则对此无显著抑制作用（P ＞ 0.05）。

2.3 L-NAME、 Indomethacin和Pino对牛磺酸舒张气管环的影响

在KCl预收缩的气管环上，一氧化氮合酶（eNOS）抑制剂L-NAME（1 mmol/L）和环氧酶抑制剂Indo（10 μmol/L）和β受体阻滞剂Pino（10 μmol/L）对牛磺酸舒张气管的作用与对照组相比无明显影响（P ＞ 0.05）。见表3、图3。

3 讨论

本实验采用离体大鼠气管环，排除神经体液因素影响，可直接观察药物对气管平滑肌的作用。一般情况下，气管平滑肌处于相对静止状态，仅保持轻微的静息张力，此源于气管平滑机上分布的神经所释放的乙酰胆碱所致。当细胞外的生物信号与细胞膜表面偶联的各自特异性受体相结合时，启动特定的信号转导通路完成信息传递，引起平滑肌的收缩或舒张。离体气管平滑肌实验中常用高钾作为激动剂诱发气管平滑肌收缩。高钾引起气管平滑肌收缩主要是使细胞膜去极化诱发其上的电压依赖性钙通道（VOCC）开放，致外钙内流。实验结果示，牛磺酸对高钾诱发的大鼠离体气管平滑肌收缩有明显的舒张作用，并且呈浓度依赖性。

影响气管平滑肌张力的因素主要有神经反射、信号传递通路、气管平滑肌上的受体状态[3]及钾通道的开放状态[4]等。钾通道在平滑肌细胞的膜电位、兴奋性和张力的调节中起着重要作用。研究发现气管平滑肌表面存在多种钾通道，目前已知至少存在电压依赖性延迟整流钾通道（KV）、钙激活钾通道（KCa）、ATP敏感性钾通道（KATP）[5]。KV通道主要影响大鼠支气管平滑肌静息张力，这已在人食道平滑肌和雪貂气管平滑肌中得到证实[6]。KCa通道在气管平滑肌分布较密集，在大小气道均能检测到，是最占优势的K+通道[7]，对气管平滑肌的舒张起很大作用。KATP通道广泛存在多种组织细胞，有细胞膜KATP和线粒体KATP两种，气管平滑肌上的KATP通道在调节其张力上起到较为重要的作用[5]，已有许多证据表明KATP通道参与调节气管平滑肌的舒张[4]。KIR通道，内向整流性钾离子通道，是一类在多种组织中广泛分布的钾离子通道。特点是它们的内向整流特性，即钾离子内流较外流容易得多。这一特点使其在维持细胞正常兴奋性、保持血钾平衡等方面起发挥重要的生理作用。TEA、Gli、4-AP、BaCl2分别为KCa、KATP、KV、KIR通道选择性抑制剂。本实验结果显示，在KCl预收缩的气管环上，针对牛磺酸对其的舒张作用，TEA和Gli有显著抑制作用；而4-AP和BaCl2对舒张作用无显著性影响，提示其舒张气管平滑肌的作用可能与激活KCa和KATP有关。

本实验用一氧化氮合成酶的抑制剂L-NAME，环氧酶抑制剂吲哚美辛，β受体抑制剂普萘洛尔，作为工具药观察其对牛磺酸舒张气管平滑肌的影响。实验结果表明各浓度的牛磺酸在有或无L-NAME、Indo、Pino情况下对KCl预收缩的气管环张力的影响无显著差异，说明牛磺酸对气管平滑肌的舒张作用与一氧化氮、前列环素和β受体无关。是否牛磺酸舒张气管平滑肌还有其他机制参与，尚需进一步研究。

[参考文献]

[1]Thomas Bouckenooghe. Claude remacle and brigitte reusens. Is taurine a functional nutrient[J]. Curr Opin Clin Nutr Metab Care, 2006,(9):728-733. [2]滕赞,李智. 滨篙内醋对气管平滑肌的舒张作用及其细胞内钙的影响[J]. 中国医科大学硕士论文, 2005∶13.

[3]王春爱. 丙泊酚对离体和在体气管平滑肌收缩活动的抑制作用[J]. 兰州大学硕士论文，2006:26.

[4]陈岗，李利生，张俊民，等. 格列苯脲对丙泊酚、氯胺酮、依托咪酯及咪唑安定致兔离体气管平滑肌舒张作用的影响[J]. 临床麻醉医学杂志，2003，19（3）：158-160.

[5]马楠，魏继承，周述芝. 气管平滑肌细胞钾通道与[J]. 西南军医，2011，13（1）：111-112.

[6]Jones TR，Charette L，Garcia ML，et al. Interaction of iberiotoxin with beta adrencceptor agonists and sodium nitroprusside on guinea pig tracheal[J]. Appl Physiol，1993，74（2）：1879-1880.

（收稿日期：2011-12-27）