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编号:10271327
自发性高血压大鼠苯丙氨酸代谢动力学异常
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第1期
     作者:顾天华 赵光胜 张照英 潘卫华

    单位:上海第二医科大学上海市高血压研究所 瑞金医院(上海200025)

    关键词:苯丙氨酸;高血压;大鼠;药代动力学

    中国病理生理杂志990107

    摘 要 目的和方法:自发性高血压大鼠(SHR)及相应的正常血压对照大鼠(Wistar Kyoto大鼠,WKY)静注[3H]苯丙氨酸后的药物动力学及组织摄取。结果:苯丙氨酸在大鼠的药物动力学符合二室开放模型。与WKY相比,SHR中苯丙氨酸消除半衰期延长,清除率缩小,药时曲线下面积增加,中央室表观分布容积增加,心脏对苯丙氨酸摄取增加。结论:高血压病可能是一种与遗传性氨基酸代谢异常有关的疾病。

    Abnormal pharmacokinetics of phenylalanine in spontaneously hypertensive rat
, 百拇医药
    GU Tian-Hua, ZHAO Guang-Sheng, ZHANG Zhao-Ying, PAN Wei-Hua

    Shanghai Institute of Hypertension, Shanghai(200025)

    Abstract AIM and METHODS: Pharmacokinetics and tisssure uptake of [3H] phenylalanine in spontaneous hypertensive rat (SHR) and the control rat-Wistar Kyoto rat (WKY) were studied. At different times after i. v. administration of phenylalanine, the radioactive counts in blood and tissures of SHR or WKY were measured with liquid scintillation counter. RESULTS: Pharmacokinetic process of phenylalanine in rats conformed to the open two compartmental model. In SHR T1/2β was 300±150 min, clearance was (0.56±0.22) mg·min-1, apparent volume of distribution was (27±13) g and area under concentration-time curve was (8300±3600) counts·min-1·mg-1. The corresponding values in WKY were 110±50,1.40±0.60,13±3 and 4200±2000, respectively. The differences of these values between SHR and WKY were statisically significant (P<0.01). In SHR the uptake of phenylalanine by heart was (72±29)counts·min-1·mg-1 at 2 h after i v administration, which was higher than that in WKY (33±12)counts·min-1·mg-1,P<0.01. CONCLUSION: Hypertension probably belongs to the category related to inherited amino acid metabolic aberration.
, 百拇医药
    MeSH Phenylalanine; Hypertension; Rats; Pharmacokinetics

    我们过去在动物及人的实验中先后证明血清苯丙氨酸与血压呈负相关[1],在双亲均患高血压的正常血压子女中存在有苯丙氨酸代谢动力学障碍[2],而断奶的自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rat, SHR)喂富含苯丙氨酸的饲料能显著减慢其血压随年龄上升的速度[3,4]。因此我们曾提出“高血压病可能是与遗传性氨基酸代谢异常有关的疾患”的假设[2]。本文以SHR为主要研究对象,测定一次静注苯丙氨酸后其药物动力学变化规律及组织对苯丙氨酸的摄取。通过与其相应的正常血压对照大鼠Wistar京都种大鼠(WKY)进行比较,以探讨在SHR这种以遗传性高血压为特征的高血压大鼠模型中苯丙氨酸的代谢特点,并进一步验证上述假设的正确性及可靠性。

, 百拇医药     材料与方法

    1.动物:SHR及WKY各10只,雌、雄各半,鼠龄3~4月,体重SHR雄性为(263±33) g,雌性(191±16) g;WKY雄性(269±31) g,雌性(216±32) g。以上大鼠均系自日本岛根医科大学引种后在我所动物房繁育的后代。大鼠饲养于温、湿、光照人工控制的动物室内,每天喂以鼠用颗粒饲料及自由饮用自来水。

    2.方法:大鼠于动力学实验前在清醒状态下测量尾动脉收缩压及脉率。测量血压前大鼠置恒温箱内40 ℃预热10~15min,血压测量采用CRS-Ⅲ型大鼠电脑血压心率仪。

    大鼠i.p.20%乌拉坦(1mL/kg)麻醉后,分离左侧颈总动脉及右侧股静脉,分别插管。颈总动脉插管供收集血样用。股静脉插管供注射药物用。大鼠于静注[3H]苯丙氨酸后1\,2\,3\,5\,7\,10\,15\,20\,30\,45\,60\,90及120min时从颈总动脉放血3滴,前1滴弃去,后2滴精密称重。最后一次采血后从股静脉注射饱和氯化钾溶液处死大鼠。剖取脑(皮层)、心、肝、脾、肺、及肾(皮质)各40 mg左右,精密称重。所有血样及组织样品分别置于闪烁瓶内,加入高氯酸0.1 mL和过氧化氢0.2 mL,盖上内盖,于80℃保温1 h,冷却后加入闪烁液10 mL。闪烁液由60%二甲苯、40%乙二醇甲醚和0.6%丁基PBD组成。样品置液体闪烁计数器中计数1 min,所得计数换算成单位重量血液或组织的放射性计数,用于动力学计算及比较组织对放射性标记物的摄取。
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    3.试剂与仪器:DL-[3H]苯丙氨酸购自中国科学院原子核研究所,放射性比强度38.85×1010Bq/mmol,放化纯度95%,临用前用生理盐水调节至每10 μL溶液含100 000 counts·min-1,大鼠注射容量为1 mL/kg。其余试剂均为分析纯级。放射性计数采用Packard TRI-CARB 4530液体闪烁计数仪。

    4.动力学计算:采用上海第二医科大学尹忠明编制的PK-GRAPH程序在386微机进行曲线拟合计算。部分数据用中国科学院计算中心编制的3P87程序复核。两种程序拟合结果基本一致。

    有关数据以±s表示,各组数据间差别采用双侧t检验进行比较。

    结 果
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    SHR及WKY尾动脉收缩压分别为(25.2±2.1) kPa(189±16 mmHg)及(16.0±1.0) kPa(120±8 mmHg),脉率分别为(400±50) bpm及(430±40) bpm。SHR血压显著高于WKY(P<0.01)。两组大鼠间脉率相差不显著。

    一、苯丙氨酸的药物动力学:

    静注[3H]苯丙氨酸后SHR及WKY单位重量(mg)血液中放射性计数(counts·min-1)呈双曲线指数型随时间而衰减(见图1)。

    Fig 1 The hyperbolic curves of phenylalanine in spontaneously hypertensive rat (SHR) and Wistar Kyoto rat (WKY)
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    图1 自发性高血压大鼠(SHR)和Wistar Kyoto rats (WKY) 静注苯丙氨酸的双指数

    清除曲线

    表1 苯丙氨酸在大鼠的药物动力学参数

    Tab 1 The pharmacokinetic parameters of phenylalanine in rat (±s,n=10)

    A

    α

    min-1

    T1/2β
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    min

    B

    β

    min-1

    T1/2β

    min

    CL

    mg/min

    VDg

    AUCcounts·min-1/mg

    k10

    min-1
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    k12

    min-1

    k21

    min-1

    SHR

    230±

    1.3±

    0.51±

    24±

    0.0026±

    300±

    0.56±
, 百拇医药
    27±

    8300±

    0.042±

    1.6±

    0.11±

    150

    1.0

    0.34

    8

    0.0010

    150

    0.22

    13**
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    3600**

    0.026*

    0.8

    0.05

    WKY

    360±

    2.0±

    0.34±

    29±

    0.0074±

    110±

    1.40±
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    13±

    4200±

    0.110±

    1.8±

    0.17±

    250

    0.7

    0.08

    16

    0.0015

    50

    0.60

    3
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    2000

    0.060

    0.6

    0.17

    *P<0.05, **P<0.01, vs WKY; A=proportionality, counts·min-1·mg-1; B=proportionality, counts·min-1·mg-1; CL=clearance; VD=apparent volume of distribution; AUC=area under concentration-time curve

    其动力学过程经拟合符合二室开放模型,即Ct=Ae-αt+Be-βt。式中Ct为时间t时单位重量血液中的放射性计数,苯丙氨酸的主要动力学参数见表1。
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    由表1可见,主要反映苯丙氨酸消除的药动学参数如T1/2β,AUC,CL等在SHR及WKY间存在着显著区别。SHR中VD大于WKY。SHR的K21与WKY相比尽管虽无显著差异,但仍可见有一定减小趋势。

    二、组织对苯丙氨酸的摄取:

    静注苯丙氨酸后,同组大鼠不同性别间所测各单位重量组织中放射性强度无显著差别。肾脏皮质及肺是单位重量放射性计数最高的器官,其计数为同一时间血液中的3倍以上。大脑皮层放射性计数在2 h时与血液中基本相同。SHR心肌中放射性计数平均在WKY的2倍以上,两组大鼠分别为(72±29)counts·min-1/mg及(33±12)counts·min-1/mg,P<0.01。各组织单位重量放射性计数详见表2。

    表2 静注3H苯丙氨酸2 h大鼠不同组织中放射性计数
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    Tab 2 The radioactive counts in the different tissues at 2h

    after[3H] phenylalanine i v (±s,counts·min-1/mg,n=10)

    Heart

    Liver

    Spleen

    Lung

    Kidney

    Brain
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    Blood

    SHR

    72±29

    68±17

    51±20

    90±34

    107±48

    28±12

    24±6

    WKY

    33±12

    65±25

, 百拇医药     56±24

    92±38

    116±44

    26±11

    19±8

    **P<0.01,vs WKY讨 论

    本文中为便于计量及与组织中药物浓度比较,血浓度采用counts·min-1/mg单位重量中放射性计数表示。这虽然与一般药动学计算中用单位体积药物含量表示有所不同,但其所反映的意义应该是相同的。

    赵光胜等曾报告双亲均患高血压病的正常血压子女中苯丙氨酸血浆库(Pa)增大,更新速度常数(Kaa及Kbb)变小,更新时间(T1/2β)延长[2]。赵文中Pa相当于本文中VD,Kaa相当于本文中K10与K12之和,Kbb相当于K21。很明显本文与赵文的结果是基本一致的。SHR被认为是人类高血压病最接近的动物模型[5]。在人及SHR研究结果的一致,即高血压病遗传中存在苯丙氨酸代谢的遗传学异常,使我们关于“高血压病可能属于遗传性氨基酸代谢异常的疾患”[2]这一假设前进了一步。高血压病中存在氨基酸代谢异常的情况在其它文献中也有记载。如Kubb曾发现SHR脑干中某些氨基酸含量的变化[4]。至于本文中大鼠苯丙氨酸代谢异常除遗传因素参与外,是否受血压升高等继发因素影响,我们将在继发性高血压动物模型,如肾血管狭窄性高血压大鼠中继续进行研究。
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    在药物动力学中K21、K12一定程度上反映药物在中央室(血浆)与周边室(组织)之间的平衡关系。我们发现SHR的K21有小于WKY的趋势,提示SHR组织与苯丙氨酸结合能力可能增强。值得注意,在本文所测6个组织中仅SHR心脏放射性计数显著高于WKY。SHR甚至在高血压形成前已有心肌肥厚的表现,其心脏相对重量(即心脏重/体重之比)大于正常血压对照大鼠,且随鼠龄升高,心肌肥厚更趋严重[6]。本文结果若以心脏相对重量表示则SHR与WKY之差将更显著。因此本文中SHR心脏与苯丙氨酸结合能力的增强具有一定组织特异性。苯丙氨酸在体内能代谢成酪氨酸,后者是合成儿茶酚胺(CA)主要原料。心肌细胞能够摄取儿茶酚胺,尤其是肾上腺素,故我们测得的心脏放射性计数中部分可能由于心肌细胞摄取CA所致。CA的增多是促进心肌肥厚的重要因素[6]。我们曾报导苯丙氨酸在高血压病人子女及SHR中具明显的抑制或逆转心肌肥厚作用[7,8]。苯丙氨酸的这种对心肌的双向作用与我们在心肌细胞培养实验中发现低浓度苯丙氨酸促进心肌细胞对胸腺嘧啶的摄取,高浓度苯丙氨酸抑制摄取的结果是相吻合的。
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    *国家自然科学基金资助 NO.39470626

    参考文献

    1 赵光胜,袁晓源,龚邦强,等.我国八个人群血清氨基酸与血压的相关分析.营养学报,1990,12(4):355.

    2 赵光胜,董寿祺,詹一鸣,等.高血压病、卒中患者家族的遗传性苯丙氨酸代谢异常.中华医学杂志,1991,71(7):388.

    3 赵光胜,顾天华,陈庄.苯丙氨酸预防自发性高血压大鼠升压的实验研究.中国慢性病预防与控制,1992,2(2):15.

    4 Kubb, T, Kihara M, Misu Y. Altered amino acid levels in brainstem region in spontaneously hypertensive rats. Clin Exp Hypertens, 1991, A11(3):233.
, 百拇医药
    5 Massimo V, Rubattu S. Pathophysiological aspects of genetically determined hypertension in rats, with special emphasis on stroke-prone spontaneously hypertensive rats. In: Ganten D, de Jong W. eds. Handbook of hypertension. Vol. 16. Experimental and genetic models of hypertension. Elseveier, Amsterdam, 1994. 346~387.

    6 Devereux RB, Roman MJ. Hypertensive cardiac hypertrophy: Pathophysiology and clinical characteristics. In: Large JH, Breviner BM. eds. Hypertension. Pathophysiology, Diagonsis and Management Vol. 1. Second Edition. Raven Press, New York, 1995. 409~432.

    7 顾天华,赵光胜,陈庄,等.苯丙氨酸阻止幼年自发性高血压大鼠血压升高机理的初步探讨.中华心血管病杂志,1994,22(4):297.

    8 赵光胜,邱慧丽,范明昌,等.苯丙氨酸逆转高血压病的前期病理变化-遗传性心血管肥厚的研究.中国慢性病预防与控制,1995,3(3):119.

    收稿日期:1997年3月12日

    修稿日期:1997年9月

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