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编号:10216249
阴茎海绵体α1-肾上腺素受体亚型的实验研究
http://www.100md.com 《中华外科杂志》 1998年第8期
     作者:彭明强 张幼怡 薛兆英 韩启德

    单位:100034 北京医科大学第一临床学院泌尿外科研究所(彭明强、薛兆英);北京医科大学第三临床学院血管医学研究所(张幼怡、韩启德)

    关键词:阴茎勃起;性功能障碍;受体,肾上腺素能α1;肾上腺素能α拮抗剂

    中华外科杂志/980817 【摘要】 目的 研究兔阴茎海绵体α1-肾上腺素受体(α1-AR)三种亚型的分布及其介导的收缩效应。 方法 采用放射配基结合实验和离体组织收缩功能实验。 结果 在放射配基结合实验中, 标本经氯乙基可乐定(CEC)预处理后,125IBE与α1-AR最大结合容量(Bmax)由746±236 fmol/mg蛋白下降至214±71 fmol/mg蛋白(P<0.01)。α1-AR选择性拮抗剂竞争抑制曲线经两位点分析显示, α1A-、α1D-AR和α1B-AR分别约占20%、25%、55%。在收缩功能实验中,标本经用CEC预处理后,去甲肾上腺素(NE)介导的最大收缩无明显下降,α1-AR亚型选择性拮抗剂5-MU和 BMY7378抑制NE介导阴茎海绵体收缩的拮抗指数(pA2)值与克隆α1A-AR亚型的解离常数(KI)值相符合。 结论 在兔阴茎海绵体中α1-AR 三种亚型均有分布,但功能性α1-AR则以α1A-AR为主。
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    α1-adrenoceptor subtypes in rabbit penile corpus cavernosum Peng Mingqiang,Zhang Youyi, Xue Zhaoying,et al. Institute of Urology, Beiing Medical University, Beijing 100034.

    【Abstract】 Objective To study α1- adrenoceptor ( α1 - AR) subtypes with the functional role and the distribution of its subtypes in rabbit penile corpus cavernosum. Method The rabbit penile corpus cavernosum was studied by using functional experiment and radioligand binding assay. Result In the radioligand binding assay, the maximal binding capacity (Bmax of 125IBE and α1-AR) decreased obviously after pretreatment with chloroethylclonidine (CEC), which were 746±236 fmol/mg protein and 214±71 fmol/mg protein , respectively. α1A-,α1D-and α1B-AR took about 20%, 25% and 55%, respectively. In the functional experiments, the maximal contraction induced by norepinephrine(NE) was not decreased significantly after pretreatment with CEC. The pA2 values of two α1-AR selective antagonists, 5-MU,BMY7378, for antagonizing NE-induced penile corpus cavernosum contraction had a high correlative association with the pKI values for cloned α1A-AR. Conclusion The functional α1 -AR subtype is α1A-AR although there are three subtypes in the penile corpus cavernosum.
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    【Key words】 Penile erection Sex disorders Receptors,adrenergic,alpha-1 Adrenergic alpha-antagonists

    阴茎勃起功能障碍发病机理与局部神经递质导致勃起时血流动力学改变有关。其中,去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)是使阴茎海绵体平滑肌张力变化而引起阴茎软化过程的主要递质。它是作用于阴茎海绵体平滑肌α-肾上腺素受体(α-adrenoceptor,α-AR)起作用的。现多数人认为[1] 阴茎海绵体平滑肌张力主要通过α1-AR调节,而 α1-AR已分为α1A、α1B和α1D-AR三种亚型[2~3]。我们用放射配基结合实验和离体组 织收缩功能实验,观察兔阴茎海绵体α1-AR三种亚型的分布及其介导的收缩效应。
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    材料与方法

    一、材料

    1.选用12月龄雄性家兔,体重2000±300 g。

    2.试剂为去甲肾上腺素、育亨宾(yohimbine)、酚妥拉明、普萘洛尔、牛血清蛋白(BSA购自Sigma 公司),α1肾上腺素受体拮抗剂:BE2254[2-β(4-hydroxyphenyl) -ethylaminomethyltetralone]、氯乙基可乐定 ( chloroethylclonidine,CEC)、5-MU(5-methylurapidil)、BMY7378、尼古地平(niguldipine,购自美国Research Biochemicals公司)。Na125I(购自中国科学院原子能研究所) 。

    二、方法

, 百拇医药     1.放射配基结合实验:用氯胺T法[4]将Na125I标记到选择性α1-AR拮抗剂BE2254上(Na125IBE),放射配基的比放射活度达2200 Ci/mmol。阴茎海绵体组织在20 ml含154 mmol/L NaCl和20 mmol/L磷酸盐缓冲液(PBS,pH 7.6)中匀浆,经过滤、离心后制成粗制膜标本,置冰浴中备用。饱和实验中, 将膜标本用 10 mmol/L羟乙基哌嗪乙磺酸(hepes)缓冲液(pH 7.6)20 ml混匀,然后将标本分成两份:一份中加入50 μmol/L CEC,另一份不加CEC(对照标本)。37℃水浴30分钟后, 分别加入 20 ml冷PBS液以终止反应。洗膜2次后,置冰浴中备用。

    用6种不同浓度的125IBE(24~665 pmol/L),分别与100 μl膜标本37 ℃水浴20分钟后,加入10 mmol/L三羟甲基氨基甲烷盐酸(Tris-HCl)缓冲液(pH 7.4)10 ml终止反应。经玻璃纤维滤膜负压过滤,再用Tris-HCl液10 ml冲洗滤膜, 干燥后用γ-计数器测定放射活性(cpm值)。125IBE的非特异性结合以20 μmol /L酚妥拉明存在时的125IBE结合量表示, 经Scatchard分析求出受体与125IBE的解离常数 (KD)和最大结合容量(Bmax)。
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    分别将100μl膜标本与1种浓度的125IBE(55~66 pmol/L)及16种不同浓度的α1-AR选择性拮抗剂尼古地平或BMY7378 37 ℃水浴20分钟, 以取得竞争抑制曲线(Hill),并根据Hill作图,求得Hill系数(nH)和半效抑制浓度(IC50),再用Cheng-Prusoff公式求出解离常数(KI)值[5],对竞争抑制曲线分别进行两位点和单位点拟合(Nonlin与Byhand程序,由美国Minnemen教授提供)。

    2.离体阴茎海绵体收缩功能实验:从兔阴茎根部切除阴茎后,立即将阴茎标本放入95%O2-5%CO2饱和的Krebs培养液中,分离出皮肤及筋膜,纵行切开阴茎海绵体制成约1.5 cm×0.3 cm的条形标本。按文献[6]方法,标本在37 ℃通以95%O2-5%CO2气体的Krebs液中灌流, 测定给予不同浓度 NE时标本的张力变化,制备累积浓度-收缩效应曲线(CRC),求得半效作用量(EC50)值,以其负对数值(pD2)表示。标本负荷为1.5 g,平衡1.5小时。在灌流的Krebs液中加入0.1 μmol/L 育亨宾与1 μmol/L普萘洛尔以分别阻断α2-AR与β-AR,在此基础上NE仅激动α1-AR。
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    在观察CEC对NE效应的影响时,首先制备NE的CRC,然后冲洗30分钟,再用50 μmol/L CEC温育 50分钟,冲洗30分钟后重复NE的CRC。

    在观察α1-AR的不同拮抗剂对NE效应的影响时,同样先制备NE的CRC,然后冲洗30 分钟后,分别加入5-MU或BMY7378。每种药物3个浓度(分别为0.01 μmol/L、0.03 μmol/L、0.1 μmol/L)依次加入。预温育30分钟后,重复NE的CRC,用Schild作图法测定这两种药物的拮抗指数(pA2值)。

    三、统计学处理

    所有数据均以±s表示, 统计学分析用t检验、F检验。

    结果

    1.氯乙基可乐定对125IBE与兔阴茎海绵体α1-肾上腺素受体特异结合的影响: 兔阴茎海绵体粗制膜经50 μmol/L CEC 预温育后,125IBE与α1-AR结合的饱和曲线经Scatchard分析,其KD值与对照相比差异无显著性意义,分别为658±169 pmol/L和760±143 pmol/L。最大结合容量(Bmax)则由对照组的746±236 fmol/mg蛋白下降到214±71 fmol/mg蛋白(P<0.01),较对照组下降约71%。
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    2.α1-肾上腺素受体亚型选择性拮抗剂竞争抑制125IBE与兔阴茎海绵体α1-AR特异结合:α1-AR亚型选择性拮抗剂尼古地平和BMY7378对125IBE与α1-AR的结合呈浓度依赖性竞争抑制。经Hill作图分析,Hill系数(nH)均显著小于1.0。竞争抑制曲线经计算机分析,双位点拟和明显优于单位点拟和(P<0.01),两种拮抗剂的高亲和性位点占全部

    125 IBE结合位点的比例如附表所示。

    3.氯乙基可乐定对兔阴茎海绵体收缩效应的影响:标本经50 μmol/L CEC预处理后,NE介导收缩的pD2值由4.43±0.08变为4.79±0.27;最大收缩效应由2220±861 mg变为2224±876 mg,与对照相比差异均无显著性意义。
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    附表 α1-AR竞争性拮抗剂对兔阴茎海绵体 125 IBE特异性结合的竞争抑制(±s) 拮抗剂

    例数

    nH

    pKI

    pKlow

    pKhigh

    %RH

    尼古地平

    7
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    0.42±0.07

    6.00±0.17

    5.67±0.16

    8.55±0.50

    19±3

    BMY7378

    6

    0.48±0.13

    6.33±0.37

    5.82±0.20

    8.51±0.42

    23±9
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    注:nH:Hill系数;pKI:-log[KI];pKlow:低亲和位点pKI;pKhigh:高亲和位点pKI;%RH:高亲和位点百分比

    4.α1-肾上腺素受体亚型选择性拮抗剂拮抗去甲肾上腺素介导的兔阴茎海绵体收缩效应:5-MU及BMY7378均使NE介导前列腺收缩的CRC平行右移,且与浓度呈正相关关系(r=0.91,P<0.01),而最大收缩反应无显著性改变。由Schild作图方法求出各自pA2值,分别为8.70±0.46、7.31±1.08,其所得pA2值与克隆α1A-AR亚型的KI值相符合[7]

    讨论
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    阴茎海绵体含有丰富的平滑肌,可以看成一种结构特殊的血管组织。阴茎勃起是动脉扩张、海绵体平滑肌松驰和静脉阻闭的结果。去甲肾上腺素是引起阴茎软化过程的主要递质之一[8],而阴茎海绵体内注射α-AR拮抗剂可诱发阴茎膨胀和勃起[9]。这些都是通过α-AR起作用。以往实验[1]已证实阴茎海绵体平滑肌收缩主要受α1-AR调节。目前α1-AR已分为α1A-、α1B-和α1D-AR 三种亚型[2,3],对于阴茎海绵体α1-AR亚型作用研究则相对较少。最近Traish等[10]研究了人阴茎海绵体α1-AR亚型,放射配基结合实验显示CEC可失活40%~50%的结合位点,而功能实验发现CEC可降低最大收缩20%,用α1受体阻断剂WB4101拮抗收缩,求得的pA2值为7.5。因此,他们认为有多种α1-AR亚型调节着阴茎海绵体平滑肌,而非某一种亚型起作用。人阴茎海绵体含有三种α1-AR亚型,并有mRNA表达,主要是α1A-AR。本研究采用放射配基结合实验及离体兔阴茎海绵体收缩功能实验,以确定α1-AR亚型的分布及其功能意义。
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    已知α1B-和α1D-AR可被CEC烷化而不可逆失活,而α1A-AR则对CEC不敏感;α1A-AR与5-MU呈高亲和性,α1B-AR与其亲和性很低,而α1D-AR与其亲和性介于两者之间。因此,5-MU的高亲和位点代表α1A-AR及小部分α1D-AR。尼古地平是α1A-AR选择性拮抗剂,高亲和位点代表α1A-AR;BMY7378对α1D-AR具有高亲和性,是α1A-和α1B-AR的200倍。放射配基结合实验结果显示,标本经50 μmol/L CEC预处理以使α1B-和α1D-AR不可逆失活后,其Bmax下降约71%,亲和性无改变;尼古地平和BMY7378竞争抑制曲线平坦,呈两位点拟合特性。据各自的药理特性,可以看出兔阴茎海绵体组织中同时含有α1A-、α1B-和α1D-AR 三种亚型;其中α1A-AR约占20%,α1D-AR约占25%,其余为α1B-AR。而在离体收缩功能实验中,标本经CEC预处理后,其最大收缩与pD2值无明显改变;5-MU和BMY7378均能竞争性抑制NE引起的阴茎海绵体收缩,所得的pA2值与克隆α1-AR亚型的KI值相符合。说明尽管在兔阴茎海绵体平滑肌上三种亚型均有表达,而且α1A-AR所占比例较少,但其收缩功能却主要由α1A-AR亚型介导。对阴茎海绵体α1-AR亚型分布及功能的研究,对于筛选和研制特异性更强的α1-AR拮抗剂,减少临床付作用,更有效的诊断和治疗阴茎勃起功能障碍有一定实际意义。
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    参考文献

    1Costa P, Soulie-Vassal ML,Sarrazin B,et al. Adrenergic receptors on smooth muscle cells isolated from human penile corpus cavernosum. J Urol,1993,150:859-863.

    2Ford APDW,Williams JJ, Blue DR, et al.α1 - Adrenoceptor classification:sharpening occam′s razor.TIPS,1994,15:167-170.

    3Hieble JP, Bylund DB,Clarke DE, et al. International pharmacology Ⅹ:recommendation for nomenclature of α1-adrenoceptors: consensus update. Pharmacol Rev, 1995,47:267-270.
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    4Engel G, Hoyer D.125IBE,a new high affinity radioligand for α1-adrenoceptor. Eur J Pharmacol,1981,73:221-224.

    5Cheng YU, Prusoff WH. Relationship between the inhibition which causes 50 percent inhibition of an enzymatic reaction. Biochem Pharmacol,1973,22:3099-3108.

    6Han C, Abel PW.Neuropeptide Y potentiates contraction and inhibits relaxtion of rabbit coronary arteries. J Cardiovasc Pharmacol,1987,9:675-681.
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    7Kenny BA, Chalmers DH, Philpott PC, et al. Characterization of an α1D-adrenoceptor mediating the contractile respones of rat aorta to noradrenaline. Br J Phamacol, 1995,115:981-986.

    8Benson GS, Mclonnel J, Lipschultz LI, et al. Neuromorphology and neuropharmacology of the human penis. J Clin Ivest,1980,65:506-513.

    9Brindley GS. Pilot experiments on the actions of drugs injected into the human corpus cavernosum penis. Br J Pharmac,1986, 87:495-500.

    10Traish AM, Netsuman N, Daley J,et al. A heterogenous population of α1-adrenergic receptors mediates contraction of human corpus cavernosum smooth muscle to norepinephrine. J Urol, 1995,153:222-227.

    本课题受国家自然科学基金、美国中华医学基金会资助, 百拇医药