时间：2022-10-22 07:30:47
【摘要】 目的:探讨三七总皂甙(PNS)对肺动脉平滑肌的舒张作用及其与肺动脉内皮细胞的关系。方法:采用大鼠离体肺主动脉环灌流模型。分别在常氧及低氧高二氧化碳条件下,观察PNS对氯化钾(KCl)及去甲肾上腺素(NE)预收缩内皮完整血管和去内皮血管的舒张作用。结果:①在常氧及低氧高二氧化碳条件下,累积浓度的PNS对60 mmol/L KCl及10-5 mol/L NE预收缩的血管环均产生剂量依赖性舒张作用(P<0.05)。②低氧高二氧化碳增强了PNS的肺血管舒张作用,与相应浓度各常氧组相比,均有统计学意义(P<0.05 或P<0.01)。③常氧条件下,去内皮组与内皮存在组相比,PNS的血管舒张效应无明显差异(P>0.05);但低氧高二氧化碳条件下,去内皮组的PNS血管舒张效应远大于内皮完整组(P<0.05或P<0.01)。结论:PNS可减轻低氧高二氧化碳性肺血管收缩,且去除肺动脉内皮后这种作用更加明显,其机制可能与内皮介导作用的缺失有关。
【关键词】 三七总皂甙 低氧 高碳酸血 内皮细胞
Abstract: Objective:To investigate the effect of Panax notogino side(PNS) on the main pulmonary artery rings and the underlying mechanisms involving in the role of endothelial cell. Methods: The model of isolated rat pulmonary artery rings in organ baths was performed. Under normoxia and hypoxia hypercapnia conditions, the effect of accumulated PNS on pulmonary artery rings which were pre-constricted by KC1 or norepinephrine(NE) was observed. And the endothelium was removed in part of these pulmonary artery rings. Result: ①Not only under normoxia conditions but also hypoxia hypercapnia conditions, there was concentration-dependent relaxation in pulmonary artery rings pre-constricted by KC1(60 mmol/L), with or without endothelium. Similar results occurred in those pulmonary artery rings which were pre-constricted by NE(10-5 mol/L )(P<0.05). ②The relaxation effect of PNS on pulmonary artery rings was enhanced under hypoxia hypercapnia conditions. There was statistically significant relaxation in every hypoxia hypercapnia group compared with normoxia group(P<0.05 or P<0.01). ③Under normoxia conditions, different vaso-dilation did not occur between endothelium-denuded pulmonary artery rings and endothelium-integrated ones(P>0.05). But under hypoxia hypercapnia conditions, PNS caused dramatically relaxation in endothelium-denuded pulmonary artery rings rather than endothelium-integrated ones(P<0.05 or P<0.01). Conclusion: Under hypoxia hypercapnia conditions, PNS can relax the rat pulmonary rings. Furthermore, in endothelium-denuded groups, dramatically relaxation caused by PNS may result from the depletion of endothelium mediation.
Key words: Panax notogino side; hypoxia; hypercapnia; endothelium cells
肺循环低氧状态(常同时伴有二氧化碳潴留)能诱发肺血管收缩、肺血管阻力增加,以维持通气-血流的适当比例,这种由于低氧、高二氧化碳引起的机体保护机制称为低氧高二氧化碳性肺动脉收缩(hypoxia hypercapnia-induced pulmonary vasoconstriction,HHPV)。三七总皂甙(Panax notogino side,PNS)为五加科草本植物三七根茎的主要活性成分,近年研究发现PNS具有扩张血管、降低血压、抗实验性心律失常、对抗钙离子、去甲肾上腺素诱发的离体血管条收缩作用[1];也有研究表明,PNS有抑制慢性缺氧性肺动脉高压的作用[2]。然而,PNS是否影响HHPV,目前尚未见报道。本实验在大鼠离体肺主动脉环灌流模型基础上,通过观察常氧和低氧高二氧化碳条件下PNS对肺动脉环的张力影响,探讨其对血管平滑肌的作用及可能的机制。
1 材料和方法
1.1 仪器设备 离体血管环灌流装置、Power lab四道生理记录仪(澳大利亚Ad instruments公司生产);张力换能器(西班牙Pan lab公司生产);血气分析仪(购自日本希森美康医用电子上海有限公司;AVL COMPACT3型);PXS-270型离子活度计(上海雷磁仪器厂生产)。
1.2 药品和试剂 血塞通注射液(主要成分为PNS,由昆明兴中制药厂生产,批号:000508)。重酒石酸去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)为上海禾丰制药有限公司产品。乙酰胆碱(acetycholine,Ach,美国Sigma 公司生产)。Krebs溶液(mmol/L):NaCl 115.0,KCl 4.7,CaCl2 2.5,MgSO4 1.16,NaHCO3 21.9,NaH2PO4 1.18,glucose 11.0,EDTA-Na2 0.026,pH 7.4。Krebs 液中诸试剂均为市售分析纯。
1.3 血管环的制备 Sprague-Dawley(SD)大鼠64只,雄性,体重(380±20)g,由上海斯莱克实验动物有限责任公司提供。实验时用5%水合氯醛(0.07 ml/kg)腹腔注射麻醉后开胸取出心肺,置于4 ℃ Krebs液中迅速剪开右心室,剪除左右肺叶并洗净残血。然后快速、轻柔分离肺主动脉(main pulmonary artery),制成3 mm长的动脉环。部分血管环用棉签磨擦内表面去除内皮细胞,以制备去内
皮肺动脉环。动脉环穿过两个直径0.2 mm的三角形不锈钢小钩后,置于盛有10 ml Krebs 液的恒温(37 ℃)离体血管灌注浴槽内,持续充以95% O2+5% CO2的混合气体。调节张力微调器使最适前负荷(1.2 g)在60 min内加至血管并维持平衡60 min,期间每15 min换液1次。血管环稳定后,用10-5 mol/L NE收缩血管环达峰值,再加入10-5 mol/L Ach检验血管内皮完整性。内皮去除组Ach的舒张反应在10%以下,内皮(endothelium,E)完整组Ach的舒张反应在95%以上,否则弃用。实验采用Power lab生物信号采集系统记录血管环张力变化,分别以KC1(60 mmol/L)、NE(10-5 mol/L)刺激引起的最大收缩幅度为标准,所得数据用百分比比值表示。
1.4 实验程序
1.4.1 PNS对KCl预收缩肺动脉环的作用:SD大鼠随机分为4组,每组8只,取肺动脉环。①常氧内皮完整组(KCl+NO+E组):实验时浴槽内持续充以95% O2+5% CO2的混合气体,用60 mmol/L的KCl预收缩血管环达峰值后,按累积加药法,每5 min加PNS 1次,使灌流液中PNS终浓度分别达0.1 g/L、0.2 g/L、0.4 g/L、0.8 g/L、1.6 g/L,观察常氧条件下PNS对KCl预收缩的内皮完整血管环的舒张作用。② 低氧高二氧化碳(hypoxia hypercapnia,HH)内皮完整组(KCl+HH +E组):实验前用92% N2+8% CO2的混合气体充灌pH=7.35的K-H液(37 ℃)约40 min,将溶液瓶密闭,用血气分析仪监测PO2、PCO2,使其分别稳定在30 mmHg和60 mmHg。实验时将液体灌流入组织浴槽中形成急性低氧高二氧化碳模型,并继续向浴槽内通以上无氧气体。其余步骤同KCl+NO+E组。③常氧去内皮组(KCl+NO-E组):实验前用棉签磨擦内表面去除内皮细胞并检测去内皮程度,余操作同KCl+NO+E组。④低氧高二氧化碳去内皮组(KCl+HH-E组):实验前去除血管内皮细胞并检测去内皮程度,余方法同KCl+HH+E组。
1.4.2 PNS对NE预收缩的肺动脉环的作用: 将分离好的血管环按照随机原则分配到以下4组中,每组8只:① 常氧内皮完整组(NE+NO+E组)。②低氧高二氧化碳内皮完整组(NE+HH+E组)。③常氧去内皮组(NE+NO-E组)。④低氧高二氧化碳去内皮组(NE+HH-E组)。实验时用10-5 mol/L NE预收缩肺动脉环,各组处理方法同1.4.1。
1.5 统计学处理方法 实验所得数据均采用SPSS13.0软件进行处理。多组间比较采用方差分析,组间两两比较采用LSD法。
2 结果
2.1 累积浓度PNS对KC1预收缩血管环的作用 在常氧或低氧高二氧化碳条件下,PNS均能使KC1预收缩的内皮完整及去内皮肺动脉环呈剂量依赖性舒张,各组均随PNS浓度增大而舒张程度增大,差异均有显着性(均PO.05);即KCl+NO-E组与KCl+NO+E组在同PNS浓度点比较差异无统计学意义。低氧高二氧化碳条件下,累积浓度PNS对去内皮肺动脉环的舒张作用比内皮完整肺动脉环明显增强(P<0.05 或P<0.01);即KCl+HH-E组与KCl+HH+E组在同PNS浓度点比较差异有统计学意义。同PNS浓度点时KCl+HH+E组与KCl+NO+E组相比,KCl+HH-E组与KCl+NO-E组相比,P<0.05或P<0.01,即在肺动脉内皮完整和去除肺动脉内皮细胞两种情况下,低氧高二氧化碳均能显着增强PNS的血管舒张作用。见图1和表1。
2.2 累积浓度PNS对NE预收缩的血管环的作用 在常氧或低氧高二氧化碳条件下,PNS均能使NE预收缩的内皮完整及去内皮肺动脉环呈剂量依赖性舒张,各组均随PNS浓度增大而致舒张程度增大,差异均有显着性(均PO.05),即NE+NO-E组与NE+NO+E组比较差异无统计学意义。低氧高二氧化碳条件下,累积浓度PNS对去内皮肺动脉环的舒张作用比内皮完整肺动脉环明显增强(P<0.05或P<0.01),即NE+HH-E组与NE+HH+E组在同PNS浓度点比较差异有统计学意义。同PNS浓度点时NE+HH+E组与NE+NO+E组相比,NE+HH-E组与NE+NO-E组相比,P<0.05或P<0.01,即在肺动脉内皮完整和去除肺动脉内皮细胞两种情况下,低氧高二氧化碳均能显着增强PNS的血管舒张作用。见图2和表2。
3 讨论
三七总皂甙是中药三七的主要成分,具有扩张血管、降低心肌耗氧量、减轻心肌炎心肌损伤[3]、抑制血小板凝集、延长凝血时间、降血脂、清除自由基、抗炎、抗氧化等药理作用[4],主要用于心脑血管系统疾病和中枢神经系统疾病的治疗。近年来随着研究的不断深入,PNS在肺动脉高压、肺心病中的作用越来越受到重视。
目前普遍认为,PNS是一种钙通道阻滞剂,具有阻断去甲肾上腺素所致的Ca2+内流的作用[5,6]。本实验观察到,PNS对NE、KC1刺激肺动脉环引起的收缩有明显的抑制作用,并呈现量效关系,说明PNS同样具有阻断高钾所致的Ca2+内流的作用。NE是选择性的受体激动药,属受体耦联的钙通道激活剂;KC1可引起血管平滑肌细胞除极,激活电压依赖性的钙通道,二者均通过细胞质钙浓度的增加而产生血管收缩[7],因此PNS对血管平滑肌细胞膜的受体依赖性钙通道和电压依赖性钙通道均有明显的抑制作用。
本实验还显示,无论NE还是KC1预收缩的血管环,低氧高二氧化碳均明显增强了PNS的血管舒张效应,且在去内皮肺动脉环中,这一作用更为明显。本室以往研究表明,低氧高二氧化碳可直接引起肺主动脉环发生早期短暂收缩反应(后期收缩反应不明显),这一反应的发生可能与肺动脉平滑肌细胞(PASMC)上的延迟整流性钾通道 (KDR)和L型电压依赖性Ca2+通道(L-VDC)有关[8]。本研究中加用PNS后,肺动脉没有出现收缩反应,反而呈现剂量依赖性舒张状态,说明PNS能够解除低氧高二氧化碳对KDR通道的抑制,维持PASMC膜复极化状态,减少细胞外Ca2+内流,引起肺动脉舒张。同时,PNS也可能抑制了钙激活性氯通道(ClCa)[9],使Cl-外流减少,进一步引起肺动脉舒张。低氧高二氧化碳后期(肺动脉环置于低氧高二氧化碳浴液中5 min后)PNS能进一步引起肺动脉舒张,除与PNS的钙阻滞作用有关外,低氧高二氧化碳直接抑制钙敏感钾通道(KCa)引起肺动脉扩张也是一个重要因素[10]。
本实验发现,常氧时,PNS的舒张作用与内皮存在与否无关;而低氧高二氧化碳条件下,PNS在去内皮血管中的舒张效应远远强于内皮完整血管。这说明常氧时PNS直接作用于血管平滑肌细胞舒张血管;低氧高二氧化碳时去内皮血管环由于缺乏内皮介导作用从而和PNS协同发挥舒血管效应。其机制可能为:在低氧性肺血管收缩过程中,肺血管内皮细胞的综合效应是介导作用,低氧可使内皮细胞水肿变性并与其下基质分离,它的结构和功能受损可使其介导作用降低,从而降低肺血管收缩[11]。
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