门静脉高压症大鼠肠系膜上动脉和腹主动脉的CO收缩效应
作者：陈立波 杨炼
单位：同济医科大学附属同济医院外科 湖北省武汉市 430030
关键词：高血压，门静脉；肠系膜上动脉；腹主动脉；一氧化碳
世界华人消化杂志991131 中国图书馆分类号 R 575.2
Subject headings hypertension, portal; superior mesentery artery; abdominal artery; carbon monoxide
门静脉高压症内脏血管存在高血流动力状态，这种高血流动力状态现象部分是由血管对缩血管物质的反应性降低引起. 我们对一氧化碳(carbon monoxide, CO)在门静脉高压内脏血管低收缩反应中的作用进行了初步研究，探讨CO在门静脉高压高血流动力学中的意义.
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1 材料和方法
1.1 材料 Kreb-Heisleit(KH)液(mmol/ L)：NaCl 115， KCl 5.4， MgSO4 1.2， NaH2PO4 1.2，NaHCO3 25，CaCl2，1.8，Glucosell. Zinc Protoporphyrin-IX (ZnPP)， Hemin, methylene blue(MB),Nω-nitro-L-arginine(L-NOARG), phylephrine(PE)都购自Sigma公司. 临用前以KH液配制成相应浓度的溶液.
1.2 方法 体质量200 g～230 g SD大鼠20只随机分为门静脉部分缩窄(PPVL)门静脉高压症和假手术组. 术后2 wk断颈处死大鼠，分离肠系膜上动脉(superior mesentery artery SMA)和腹主动脉(abdominal artery AA), 置于950 mL/ L O2-50 mL/ L CO2饱和的KH液，去除结缔组织，分别制备3mmSMA， 5mmAA血管环. 血管环移入37℃，950 mL/ L O2-50 mL/ L CO2 KH液浴槽，血管环下端固定于浴槽底部，上端悬挂于压力换能器，接入八道生理记录仪(日本光电公司Nihon MR8000)记录血管环的张力改变. SMA血管环、AA血管环分别加0.6 g，1.7 g前张力平衡60min，90min后以PE 1 μmol/ L 测定收缩强度，再分别测定血管环在下列药物作用下对1 μmol/ L PE收缩强度：A，NOS抑制剂L-NOARG 30 μmol/ L；B，CO前体Hemin 20 μmol/ L避光孵浴1 h；C，Heme oxygenase(HO)抑制剂ZnPP 10 μmol/ L避光孵浴1 h；D，ZnPP 10 μmol/ L避光孵浴1 h+sGC抑制剂MB 3 μmol/ L；E，ZnPP 10 μmol/ L避光孵浴1 h+L-NOARG 30 μmol/ L. 血管环在收缩平台期后记录收缩最大张力Pmax，血管收缩强度Px=Pmax(最大张力)-PP(前张力)；P=Px±Sx. 行Student＇s t检验，以P<0.05有显著意义.
, 百拇医药
2 结果
2.1 PPVL和假手术大鼠SMA血管环对PE的收缩改变 离体PPVL大鼠肠系膜上动脉环对PE的收缩反应(0.58 g→0.68 g±0.02 g)明显低于假手术组大鼠血管环(0.60 g→0.78 g±0.03 g，P<0.05)；NOS抑制剂L-NOARG可部分恢复PPVL的收缩反应(0.58 g→0.74 g±0.03 g，P<0.05)；HO抑制剂ZnPP避光孵浴血管条1 h后PPVL组对PE的收缩反应增加为(0.58 g→0.77 g±0.02 g，P<0.05)；而HO前体Hemin避光孵浴1 h对PPVL组收缩效应无明显影响. ZnPP+L-NOARG组、ZnPP+MB组和ZnPP组相比P都大于0.05，表明三者无显著差异. 假手术组血管环对ZnPP, L-NOARG, Hemin的效应与未加药组无显著差别(图1).
图1 Hemin, ZnPP, L-NOARG等药物对PPVL和假手术组大鼠SMA血管环收缩效应的影响.
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2.2 PPVL和假手术组大鼠AA血管环对PE的收缩效应 PPVL大鼠AA血管环的PE收缩反应较假手术组明显降低(1.70 g→2.02 g±0.11 g& 1.72 g→2.25 g±0.16 g，P<0.05)，L-NOARG(1.70 g→2.33 g±0.20 g，P<0.05)，ZnPP(1.70 g→2.24 g±0.16 g，P<0.05)和ZnPP+L-NOARG(1.70 g→2.26 g±0.17 g，P<0.05)均能增加PPVL大鼠AA血管环的收缩反应；而上述药物对假手术组血管环的作用与未加药组无显著差别(图2).
图2 Hemin, ZnPP, L-NOARG等药物对PPVL和假手术组大鼠SMA血管环收缩效应的影响.
3 讨论
门静脉高压症实验动物及患者都存在内脏高血流动力学现象，表现为平均动脉压降低，心输出量增加，内脏血管阻力降低、血流量增加等. 血管收缩效应的降低是引起这种现象的重要因素. 已经发现多种血管递质介导门静脉高压症的低血管收缩反应. 一种可弥散性血管信息分子carbon monoxide (CO)，由血色素氧化酶(HO)分解红细胞、细胞色素等中的heme形成[1]，已被证明在神经、血管等多种器官、系统中发挥着调节作用[2]. 我们对CO是否参与门静脉高压症时血管节律的调节及其在低血管收缩反应中的作用进行了初步的探讨. 发现PPVL大鼠SMA和AA血管环对PE的收缩效应都较假手术组显著降低，表明PPVL门静脉高压症大鼠存在着内脏血管对PE等缩血管物质的低反应性，这种病理生理状况可能是门静脉高压症内脏血管高血流动力学的重要原因. ZnPP明显增加血管环的收缩效应，表明门静脉高压症时内脏血管的CO产生增加，ZnPP通过抑制HO产生CO，消除CO引起的血管收缩抑制作用. 因而，我们认为HO-CO途径介导门静脉高压症SMA，AA血管环的低收缩反应，参与门静脉高压高血流动力学状态的形成. 门静脉高压症时体内CO产生的增加可能是HO活性增高，HO前体增加等多途径的结果. 研究认为，HO-CO途径主要是经自分泌/ 旁分泌途径作用于受体细胞，与可溶性鸟苷环化酶(sGC)血色素基团中的铁原子结合，激活形成cGMP，发挥其生理效应[3]. CO还可经抑制P450依赖性环氧化酶、激活KCa通道[4]、降低VSMC内[Ca2+]水平等发挥作用. CO是否增加门静脉高压症时VSMC的舒张效应本实验没有涉及. CO对肝脏微血管也存在调节作用，生理状态下肝内HO-2主要分布于肝细胞，HO-1主要分布于Kupffer细胞. CO作用于窦状隙周围的星状细胞、周细胞等，维持窦状隙的节律. 在LPS等作用下HO-1不仅在Kupffer细胞表达增加，也在肝细胞呈高表达[1]. 用ZnPP等灌注离体鼠肝时引起窦状隙收缩[5]，都表明CO在维持肝血流灌注中发挥着作用. 有作者认为CO在维持肝稳态血管张力中比NO起更重要的作用[6]，NO主要参与维持肝动脉张力，而CO在维持门静脉张力中发挥重要作用. 肝硬变时CO在肝中的产生是否增加还没有报道，但肝硬变时多种递质增加，内毒素增多，HO在LPS等作用下表达增加[7]，因而肝硬变肝中CO的产生可能也增加. NO-sGC-cGMP已被证明在门静脉高压症内脏血管高血流动力学中发挥着重要的作用[8]. 近来有作者认为NO的作用部分是通过CO-sGC-cGMP发挥效应，NO，CO形成环状作用机制.
, 百拇医药
我们发现CO主要经sGC-cGMP途径参与调节血管的收缩效应. NO对血管节律的调节可能是经CO介导的. 但对CO的来源、HO在门静脉高压症血管和肝脏中的分布及活性改变以及CO对门静脉高压血管构型等的影响等还有待于进一步阐明.
通讯作者 陈立波
Tel. +86.27.82719613
Email. chenlibo@public.wh.hb.cn
4 参考文献
1 Goda N, Suzuki K, Naito M, Takeoka S, Tsuchida E, Ishimura Y, Tamatani T, Suematsu M. Distribution of heme oxygenase isoforms in rat liver. J Clin Invest, 1998;101:604-612
, http://www.100md.com
2 Marks GS, Laughlin BEMC, Vreman HJ, Stevenson DK, Natatsu K, Brien JF, Pang SC. Heme oxygenase activity and immunohistochemical localization in bovine pulmonary artery and vein. J Cardiovasc Pharmacol, 1997;30:1-6
3 Chirstodoulides N, Durante W, Kroll MH, Schafer AT. Vascular smooth muscle cell heme oxygenases generate guanylate cyclase-stimulatory carbon monoxide. Circulation, 1995;91:2306-2309
4 Wang R, Wu L. The chemical modification of KCa channels by carbon monxide in vascular smooth muscle cells. J Biol Chem, 1997;272:8222-8226
, 百拇医药
5 Suematsu M, Goda N, Sano T, Kashiwagi S, Egawa T, Shinoda Y, Ishimura Y. Carbon monoxide: an endogenous modulator of sinusoidal tone in the perfused rat liver. J Clin Invest, 1995;96:2431-2437
6 Suematsu M, Wakabayashi Y, Ishimura Y. Gaseous monoxides: a new class of microvascular regulator in the liver. Cardiovasc Res, 1996;32:679-686
7 Rizzardini M, Terao M, Faician F, Cantoni L. Cytokine induction of heme oxygenase mRNA in mouse liver. Biochem J, 1993;290:343-347
8 Bomzon A, Blindes LM. The nitric oxide hypothesis and the hyperdynamic circulation in cirrhosis. Hepatology, 1994;20:1343-1350
收稿日期 1999-04-28 修回日期 1999-09-18, http://www.100md.com
单位：同济医科大学附属同济医院外科 湖北省武汉市 430030
关键词：高血压，门静脉；肠系膜上动脉；腹主动脉；一氧化碳
世界华人消化杂志991131 中国图书馆分类号 R 575.2
Subject headings hypertension, portal; superior mesentery artery; abdominal artery; carbon monoxide
门静脉高压症内脏血管存在高血流动力状态，这种高血流动力状态现象部分是由血管对缩血管物质的反应性降低引起. 我们对一氧化碳(carbon monoxide, CO)在门静脉高压内脏血管低收缩反应中的作用进行了初步研究，探讨CO在门静脉高压高血流动力学中的意义.
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1 材料和方法
1.1 材料 Kreb-Heisleit(KH)液(mmol/ L)：NaCl 115， KCl 5.4， MgSO4 1.2， NaH2PO4 1.2，NaHCO3 25，CaCl2，1.8，Glucosell. Zinc Protoporphyrin-IX (ZnPP)， Hemin, methylene blue(MB),Nω-nitro-L-arginine(L-NOARG), phylephrine(PE)都购自Sigma公司. 临用前以KH液配制成相应浓度的溶液.
1.2 方法 体质量200 g～230 g SD大鼠20只随机分为门静脉部分缩窄(PPVL)门静脉高压症和假手术组. 术后2 wk断颈处死大鼠，分离肠系膜上动脉(superior mesentery artery SMA)和腹主动脉(abdominal artery AA), 置于950 mL/ L O2-50 mL/ L CO2饱和的KH液，去除结缔组织，分别制备3mmSMA， 5mmAA血管环. 血管环移入37℃，950 mL/ L O2-50 mL/ L CO2 KH液浴槽，血管环下端固定于浴槽底部，上端悬挂于压力换能器，接入八道生理记录仪(日本光电公司Nihon MR8000)记录血管环的张力改变. SMA血管环、AA血管环分别加0.6 g，1.7 g前张力平衡60min，90min后以PE 1 μmol/ L 测定收缩强度，再分别测定血管环在下列药物作用下对1 μmol/ L PE收缩强度：A，NOS抑制剂L-NOARG 30 μmol/ L；B，CO前体Hemin 20 μmol/ L避光孵浴1 h；C，Heme oxygenase(HO)抑制剂ZnPP 10 μmol/ L避光孵浴1 h；D，ZnPP 10 μmol/ L避光孵浴1 h+sGC抑制剂MB 3 μmol/ L；E，ZnPP 10 μmol/ L避光孵浴1 h+L-NOARG 30 μmol/ L. 血管环在收缩平台期后记录收缩最大张力Pmax，血管收缩强度Px=Pmax(最大张力)-PP(前张力)；P=Px±Sx. 行Student＇s t检验，以P<0.05有显著意义.
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2 结果
2.1 PPVL和假手术大鼠SMA血管环对PE的收缩改变 离体PPVL大鼠肠系膜上动脉环对PE的收缩反应(0.58 g→0.68 g±0.02 g)明显低于假手术组大鼠血管环(0.60 g→0.78 g±0.03 g，P<0.05)；NOS抑制剂L-NOARG可部分恢复PPVL的收缩反应(0.58 g→0.74 g±0.03 g，P<0.05)；HO抑制剂ZnPP避光孵浴血管条1 h后PPVL组对PE的收缩反应增加为(0.58 g→0.77 g±0.02 g，P<0.05)；而HO前体Hemin避光孵浴1 h对PPVL组收缩效应无明显影响. ZnPP+L-NOARG组、ZnPP+MB组和ZnPP组相比P都大于0.05，表明三者无显著差异. 假手术组血管环对ZnPP, L-NOARG, Hemin的效应与未加药组无显著差别(图1).
图1 Hemin, ZnPP, L-NOARG等药物对PPVL和假手术组大鼠SMA血管环收缩效应的影响.
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2.2 PPVL和假手术组大鼠AA血管环对PE的收缩效应 PPVL大鼠AA血管环的PE收缩反应较假手术组明显降低(1.70 g→2.02 g±0.11 g& 1.72 g→2.25 g±0.16 g，P<0.05)，L-NOARG(1.70 g→2.33 g±0.20 g，P<0.05)，ZnPP(1.70 g→2.24 g±0.16 g，P<0.05)和ZnPP+L-NOARG(1.70 g→2.26 g±0.17 g，P<0.05)均能增加PPVL大鼠AA血管环的收缩反应；而上述药物对假手术组血管环的作用与未加药组无显著差别(图2).
图2 Hemin, ZnPP, L-NOARG等药物对PPVL和假手术组大鼠SMA血管环收缩效应的影响.
3 讨论
门静脉高压症实验动物及患者都存在内脏高血流动力学现象，表现为平均动脉压降低，心输出量增加，内脏血管阻力降低、血流量增加等. 血管收缩效应的降低是引起这种现象的重要因素. 已经发现多种血管递质介导门静脉高压症的低血管收缩反应. 一种可弥散性血管信息分子carbon monoxide (CO)，由血色素氧化酶(HO)分解红细胞、细胞色素等中的heme形成[1]，已被证明在神经、血管等多种器官、系统中发挥着调节作用[2]. 我们对CO是否参与门静脉高压症时血管节律的调节及其在低血管收缩反应中的作用进行了初步的探讨. 发现PPVL大鼠SMA和AA血管环对PE的收缩效应都较假手术组显著降低，表明PPVL门静脉高压症大鼠存在着内脏血管对PE等缩血管物质的低反应性，这种病理生理状况可能是门静脉高压症内脏血管高血流动力学的重要原因. ZnPP明显增加血管环的收缩效应，表明门静脉高压症时内脏血管的CO产生增加，ZnPP通过抑制HO产生CO，消除CO引起的血管收缩抑制作用. 因而，我们认为HO-CO途径介导门静脉高压症SMA，AA血管环的低收缩反应，参与门静脉高压高血流动力学状态的形成. 门静脉高压症时体内CO产生的增加可能是HO活性增高，HO前体增加等多途径的结果. 研究认为，HO-CO途径主要是经自分泌/ 旁分泌途径作用于受体细胞，与可溶性鸟苷环化酶(sGC)血色素基团中的铁原子结合，激活形成cGMP，发挥其生理效应[3]. CO还可经抑制P450依赖性环氧化酶、激活KCa通道[4]、降低VSMC内[Ca2+]水平等发挥作用. CO是否增加门静脉高压症时VSMC的舒张效应本实验没有涉及. CO对肝脏微血管也存在调节作用，生理状态下肝内HO-2主要分布于肝细胞，HO-1主要分布于Kupffer细胞. CO作用于窦状隙周围的星状细胞、周细胞等，维持窦状隙的节律. 在LPS等作用下HO-1不仅在Kupffer细胞表达增加，也在肝细胞呈高表达[1]. 用ZnPP等灌注离体鼠肝时引起窦状隙收缩[5]，都表明CO在维持肝血流灌注中发挥着作用. 有作者认为CO在维持肝稳态血管张力中比NO起更重要的作用[6]，NO主要参与维持肝动脉张力，而CO在维持门静脉张力中发挥重要作用. 肝硬变时CO在肝中的产生是否增加还没有报道，但肝硬变时多种递质增加，内毒素增多，HO在LPS等作用下表达增加[7]，因而肝硬变肝中CO的产生可能也增加. NO-sGC-cGMP已被证明在门静脉高压症内脏血管高血流动力学中发挥着重要的作用[8]. 近来有作者认为NO的作用部分是通过CO-sGC-cGMP发挥效应，NO，CO形成环状作用机制.
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我们发现CO主要经sGC-cGMP途径参与调节血管的收缩效应. NO对血管节律的调节可能是经CO介导的. 但对CO的来源、HO在门静脉高压症血管和肝脏中的分布及活性改变以及CO对门静脉高压血管构型等的影响等还有待于进一步阐明.
通讯作者 陈立波
Tel. +86.27.82719613
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4 参考文献
1 Goda N, Suzuki K, Naito M, Takeoka S, Tsuchida E, Ishimura Y, Tamatani T, Suematsu M. Distribution of heme oxygenase isoforms in rat liver. J Clin Invest, 1998;101:604-612
, http://www.100md.com
2 Marks GS, Laughlin BEMC, Vreman HJ, Stevenson DK, Natatsu K, Brien JF, Pang SC. Heme oxygenase activity and immunohistochemical localization in bovine pulmonary artery and vein. J Cardiovasc Pharmacol, 1997;30:1-6
3 Chirstodoulides N, Durante W, Kroll MH, Schafer AT. Vascular smooth muscle cell heme oxygenases generate guanylate cyclase-stimulatory carbon monoxide. Circulation, 1995;91:2306-2309
4 Wang R, Wu L. The chemical modification of KCa channels by carbon monxide in vascular smooth muscle cells. J Biol Chem, 1997;272:8222-8226
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5 Suematsu M, Goda N, Sano T, Kashiwagi S, Egawa T, Shinoda Y, Ishimura Y. Carbon monoxide: an endogenous modulator of sinusoidal tone in the perfused rat liver. J Clin Invest, 1995;96:2431-2437
6 Suematsu M, Wakabayashi Y, Ishimura Y. Gaseous monoxides: a new class of microvascular regulator in the liver. Cardiovasc Res, 1996;32:679-686
7 Rizzardini M, Terao M, Faician F, Cantoni L. Cytokine induction of heme oxygenase mRNA in mouse liver. Biochem J, 1993;290:343-347
8 Bomzon A, Blindes LM. The nitric oxide hypothesis and the hyperdynamic circulation in cirrhosis. Hepatology, 1994;20:1343-1350
收稿日期 1999-04-28 修回日期 1999-09-18, http://www.100md.com