KATP通道介导异氟醚所致的冠状动脉细小分支的舒张
作者：周希平 George J.Crystal
单位：周希平(苏州医学院生理教研室，苏州 215007)；George J.Crystal(美国University of Illinois ，生理系)
关键词：冠状循环；KATP通道
中国应用生理学杂志000108摘要 目的和方法：用微血管口径直接测量技术 ，评介挥发性麻醉气体Isoflurane，KATP通道开放剂cromakalim和非特异性血管扩张 剂sodium nitroprusside对猪冠状动脉细小分支直径的作用，并研究了KATP通道阻断 剂glibenclamide对血管口径的影响。结果：Glibenclamide显著阻断Isonur ane和cromakalim的血管扩张作用，而sodiumnitroprusside则不受影响。结论：Isoflurane扩张冠状动脉细小分支的作用是由KATP通道所中介的。
, 百拇医药
中图分类号： R331.3文献标识码：A 文 章编号：1000-6834(2000)01-0030-03
ROLE OF ATP-SENSITIVE POTASSIUM CHANNELS IN ISOLATED PORCINE CORONARY ARTERIOLES
ZHOU Xi-ping 1, George J. Crystal2
(1Department of Physiology, Suzhou Medical College, Suzhou, 215007, 2Department of Physiology, University of Illinois,Chicago, IL 60657, USA)
ABSTRACT
, 百拇医药
Aim: This study is to evaluate the mechanism of isoflurane (Iso) increas ing coronary flow. Methods:Thirteen porcine microvessels from th e left anterior descending coronary artery were dissected, and placed in an orga n chamber, vascular diameter was measured using an optical density,video-detect ion system. Changes in vascular diameter by buffer equilibrated with 1.4% Iso we re assessed before, during, and after glibenclamide (Glib). Results: Iso caused pronounced dilation of coronary arterioles, Glib attenuated the effects. Glib blunted the coronary dilating responses during cromakalim (a K ATP channel-opener), without effect on those during sodium nitroprusside (a K ATP channel-independent vasodilator). Conclusion: Isoflur ane causes pronounced coronary dilation and the effect is mediated by the KA TP channels.
, 百拇医药
KEY WORDS： coronary microcirculation; KATP channels
近年来的研究发现，KATP通道广泛存在于血管平滑肌和血管内皮细胞 [1]。KATP通道的开放可引起血管平滑肌细胞的超级化，从而阻碍肌肉收缩所 必须的Ca++内流，最终引起血管的舒张，血流量的增加。这一机制已被用以说明许多 药物，例如KATP通道开放剂(cromakalim，Cro)的作用机理。一些挥发性麻醉气体， 如异氟醚(isoflurane，Iso)，具有心肌保护作用[2]，对其的研究己日益增多。许 多研究已表明，Iso可以增加冠状动脉血流量，但这种观察是在活体实验上进行的，血管的 扩张是依照血流动力学中外周阻力和血流量的关系推算出来的，尚缺乏血管口径增加的直接 证据。血管外周阻力主要分布在小动脉和微动脉处，而在活体实验，直接测量这些部位的血 管口径难以进行。
, 百拇医药
本实验旨在评价Iso对冠状动脉细小分支的作用，以获得Iso增加冠流量的直接证据。在整体实验中，已经表明Iso增加冠状动脉血流量与KATP通道有关[3]。本实验 用优降糖(glibenclamide，Glib)阻断KATP通道后，评价KATP通道活性对血管 直径的影响。
1 方法
1.1 冠状动脉细小分支的分离
13只猪心在屠宰场获得后，立即放入Kreb缓冲液。在显微镜下，沿冠状动脉左前降支寻 找，分离冠状动脉的细小分支，将一段平均内径为(173±46)μm、长(1～2)mm的血管放在含 有Kreb缓冲液的灌流室中(容积约20 ml)，血管两端分别插入直径约(50～80)μm的微玻璃管 ，其一侧的微玻璃管连与压力伺服系统，定位在5.3 kPa，另一侧被封死，以保证血管内的 “零流量”状态。1.2 实验系统的组成
, http://www.100md.com
我们使用由Halpem等[4]发展起来的微血管口径直接测量技术，并作了改良。 含有冠状动脉小分支的灌流室安放在倒置显微镜的支架上(图1)。显微镜与一架摄像机相连 ，获得的血管影象由光密度控制系统测定其直径。Kreb缓冲液经由两个对称的回路供应至灌 流室：回路A供应不合有Iso的Kreb缓冲液，回路B通过蒸发器供应含有Iso的Kreb缓冲液。两 个回路均通过含有95%O2和5%CO2的氧合器，维持缓冲液PO2为(72±7)kPa，PCO2 为(5.3±0.5)kPa，pH为7.41±0.01，温度为38℃。在两个回路中，缓冲液的流动都是 单方向的，即循环一次即被排出。
Fig.1 Schematic system used to measure lume n diameter of isolated porcine coronary arterioles
, http://www.100md.com
1.3 实验设计
小血管在灌流室中至少稳定40 min后，乙酰胆碱(10-8～10-6mol/L)被 加至缓冲液以提供血管的基础张力，通常可使血管收缩至它的静息直径的60～70%。约30 m in后，测量其直径作为基值直径。然后系统转换至回路B，让1.4%Iso作用10 min，测得的 直径作为Glib阻断前的血管直径。然后系统转换至回路A,血管休息20 min，Glib(10-5 mol/L)被加入回路A，以阻断KATP通道。在Glib持续灌流期间，回路B的Iso被再次 导入10 min，这时测得的直径作为Glib阻断后的血管直径。当Glib停止灌流后，让血管恢复 40 min，Iso第三次导入，作为KATP通道恢复后的血管直径。为了确定Iso的扩血管作 用是否与KATP通道相关，使用KATP通道的特异性开放剂Cro(10-6mol/L )和非特异性血管扩张剂sodium nitroprusside(SNP，10-5mol/L)作为对照。总的实 验时间约为5～6h。
, 百拇医药
1.4 数据处理
所有数据均以均数±标准差(
±s)表示。血管直径由直径改变的百分比表示 ：(测量直径一基值直径)x100%/基值直径。使用有重复测量的方差分析(SPSS 8.0软件包 )进行统计处理。
2 结果
Iso引起血管直径呈浓度依赖性地增加(表1)。在给以Glib阻断KATP通道之前，Is o，SNP和Cro均引起血管直径的增加，分别为46%，31%和79%(图2)。当用Glib阻断后，Is o和Cro的扩血管作用显著减小，分别为11%和10%，而SNP则不受影响(28%)。停止Glib灌 流后，三药的作用恢复。这表明:①Glib可显著阻断Iso和Cro的血管扩张作用；②这种阻断 作用是可逆的。
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Tab.1 Isoflurane induced coronary dilat ing responses Isoflurane Setting
(%)
Vascular Di ameter
(Percent change from baseline)
0.5
1.7±0.8
1.0
7.5±2.6
1.5
14±5.0
, 百拇医药
2.0
23±7.6
3 讨论
离体微血管口径测量技术已经广泛用以多种动物的血管床。在心血管生理学研究中，它 的主要优点是：①可以选择性地研究药物对冠状动脉各级分支的作用；②在整体情况下，血 管直径尚受到心肌耗氧量与血管外的压迫因素的影响，离体微血管口径直接测量则可避免这 些因素的影响：③微血管工作在“零血流”状态下，可避免由于血液流动引起的一氧化氮的 张力性释放；④灌流液在循环中只使用一次即被排出，减少了血管产生的代谢性物质对血管 口径的影响。该系统的主要缺点是，正如大多离体实验技术一样，具有一些非生理性的特征 ，例如，要靠药物维持血管的“背景张力”等等。
Fig.2 Effects of isoflurane (Iso), s odium n itroprusside (SNP, a KATP channel-independent opener), and cromakalim (Cr o, a KATP channel opener), on diameter of porcine coronary arterioles befo re, during and after glibenclamide (Glib, a KATPchannel inhibitor). Glib b lunted, in a reversible fashion, the increases in diameter caused by Iso and Cro , but it had no effect on those caused by SNP.
, http://www.100md.com
* P<0.05, vs before Glib
本实验的主要结果，挥发性麻醉气体Iso具有直接增加冠状动脉细小分支直径的作用， 而KATP通道阻断剂Glib可以显著地减小这种作用，Iso的作用机理部分是通过KAT P通道的活化来达到的。近年来在开胸狗的实验中发现，Iso可以增加冠脉流量[3] ，本实验则提供了一个直接证据。KATP通道存在于血管平滑肌和血管内皮细胞上， 但是我们当前的实验并不能定位哪一种KATP通道与Iso的扩血管作用有关。Iso不仅是 一种常用的麻醉气体，而且它对于缺血后再灌流的心肌，具有保护作用[2]，由K ATP通道中介的直接扩血管作用可能是其机制之一。
作者简介:周希平，男，江苏苏州人，副教授，硕士，1985研究生毕业，1995 ～1998赴美国作访问学者，现主要从事心血管生理和计算机模拟生理系统的研究
, 百拇医药
参考文献
[1] Kuo L, Chancellor J D. Adenosine potentiate flow-induced dila tion of coronary arterioles by activating KATP channels in endothelium [J ]. Am J Physiol, 1995, 269: H541-549.
[2] Schulz R, Rose J, Heusch G. Involvement of activation of ATP-dependent po tassium channels in ischemic preconditioning in swine [J]. Am J Physiol, 1 994, 267:H 1341-1352.
[3] Crystal G J, Gurevicius J, Salem M R, et al. Role of ATP-sensitive po ta ssium channels in coronary vasodilation by halothane, isoflurane, and enflurane [J]. Anesthesiology, 1997,86:448-458.
[4] Halpern W G, Osol G, Coy G. Mechanical behaviour of pressurized in vitro p rearteriolar vessels determined with a video system [J]. Ann Biomed Eng, 1984, 121 :463-479.
收稿日期：1998年12月3日；修回日期：1999年9月27日, http://www.100md.com
单位：周希平(苏州医学院生理教研室，苏州 215007)；George J.Crystal(美国University of Illinois ，生理系)
关键词：冠状循环；KATP通道
中国应用生理学杂志000108摘要 目的和方法：用微血管口径直接测量技术 ，评介挥发性麻醉气体Isoflurane，KATP通道开放剂cromakalim和非特异性血管扩张 剂sodium nitroprusside对猪冠状动脉细小分支直径的作用，并研究了KATP通道阻断 剂glibenclamide对血管口径的影响。结果：Glibenclamide显著阻断Isonur ane和cromakalim的血管扩张作用，而sodiumnitroprusside则不受影响。结论：Isoflurane扩张冠状动脉细小分支的作用是由KATP通道所中介的。
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中图分类号： R331.3文献标识码：A 文 章编号：1000-6834(2000)01-0030-03
ROLE OF ATP-SENSITIVE POTASSIUM CHANNELS IN ISOLATED PORCINE CORONARY ARTERIOLES
ZHOU Xi-ping 1, George J. Crystal2
(1Department of Physiology, Suzhou Medical College, Suzhou, 215007, 2Department of Physiology, University of Illinois,Chicago, IL 60657, USA)
ABSTRACT
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Aim: This study is to evaluate the mechanism of isoflurane (Iso) increas ing coronary flow. Methods:Thirteen porcine microvessels from th e left anterior descending coronary artery were dissected, and placed in an orga n chamber, vascular diameter was measured using an optical density,video-detect ion system. Changes in vascular diameter by buffer equilibrated with 1.4% Iso we re assessed before, during, and after glibenclamide (Glib). Results: Iso caused pronounced dilation of coronary arterioles, Glib attenuated the effects. Glib blunted the coronary dilating responses during cromakalim (a K ATP channel-opener), without effect on those during sodium nitroprusside (a K ATP channel-independent vasodilator). Conclusion: Isoflur ane causes pronounced coronary dilation and the effect is mediated by the KA TP channels.
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KEY WORDS： coronary microcirculation; KATP channels
近年来的研究发现，KATP通道广泛存在于血管平滑肌和血管内皮细胞 [1]。KATP通道的开放可引起血管平滑肌细胞的超级化，从而阻碍肌肉收缩所 必须的Ca++内流，最终引起血管的舒张，血流量的增加。这一机制已被用以说明许多 药物，例如KATP通道开放剂(cromakalim，Cro)的作用机理。一些挥发性麻醉气体， 如异氟醚(isoflurane，Iso)，具有心肌保护作用[2]，对其的研究己日益增多。许 多研究已表明，Iso可以增加冠状动脉血流量，但这种观察是在活体实验上进行的，血管的 扩张是依照血流动力学中外周阻力和血流量的关系推算出来的，尚缺乏血管口径增加的直接 证据。血管外周阻力主要分布在小动脉和微动脉处，而在活体实验，直接测量这些部位的血 管口径难以进行。
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本实验旨在评价Iso对冠状动脉细小分支的作用，以获得Iso增加冠流量的直接证据。在整体实验中，已经表明Iso增加冠状动脉血流量与KATP通道有关[3]。本实验 用优降糖(glibenclamide，Glib)阻断KATP通道后，评价KATP通道活性对血管 直径的影响。
1 方法
1.1 冠状动脉细小分支的分离
13只猪心在屠宰场获得后，立即放入Kreb缓冲液。在显微镜下，沿冠状动脉左前降支寻 找，分离冠状动脉的细小分支，将一段平均内径为(173±46)μm、长(1～2)mm的血管放在含 有Kreb缓冲液的灌流室中(容积约20 ml)，血管两端分别插入直径约(50～80)μm的微玻璃管 ，其一侧的微玻璃管连与压力伺服系统，定位在5.3 kPa，另一侧被封死，以保证血管内的 “零流量”状态。1.2 实验系统的组成
, http://www.100md.com
我们使用由Halpem等[4]发展起来的微血管口径直接测量技术，并作了改良。 含有冠状动脉小分支的灌流室安放在倒置显微镜的支架上(图1)。显微镜与一架摄像机相连 ，获得的血管影象由光密度控制系统测定其直径。Kreb缓冲液经由两个对称的回路供应至灌 流室：回路A供应不合有Iso的Kreb缓冲液，回路B通过蒸发器供应含有Iso的Kreb缓冲液。两 个回路均通过含有95%O2和5%CO2的氧合器，维持缓冲液PO2为(72±7)kPa，PCO2 为(5.3±0.5)kPa，pH为7.41±0.01，温度为38℃。在两个回路中，缓冲液的流动都是 单方向的，即循环一次即被排出。
Fig.1 Schematic system used to measure lume n diameter of isolated porcine coronary arterioles
, http://www.100md.com
1.3 实验设计
小血管在灌流室中至少稳定40 min后，乙酰胆碱(10-8～10-6mol/L)被 加至缓冲液以提供血管的基础张力，通常可使血管收缩至它的静息直径的60～70%。约30 m in后，测量其直径作为基值直径。然后系统转换至回路B，让1.4%Iso作用10 min，测得的 直径作为Glib阻断前的血管直径。然后系统转换至回路A,血管休息20 min，Glib(10-5 mol/L)被加入回路A，以阻断KATP通道。在Glib持续灌流期间，回路B的Iso被再次 导入10 min，这时测得的直径作为Glib阻断后的血管直径。当Glib停止灌流后，让血管恢复 40 min，Iso第三次导入，作为KATP通道恢复后的血管直径。为了确定Iso的扩血管作 用是否与KATP通道相关，使用KATP通道的特异性开放剂Cro(10-6mol/L )和非特异性血管扩张剂sodium nitroprusside(SNP，10-5mol/L)作为对照。总的实 验时间约为5～6h。
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1.4 数据处理
所有数据均以均数±标准差(
±s)表示。血管直径由直径改变的百分比表示 ：(测量直径一基值直径)x100%/基值直径。使用有重复测量的方差分析(SPSS 8.0软件包 )进行统计处理。2 结果
Iso引起血管直径呈浓度依赖性地增加(表1)。在给以Glib阻断KATP通道之前，Is o，SNP和Cro均引起血管直径的增加，分别为46%，31%和79%(图2)。当用Glib阻断后，Is o和Cro的扩血管作用显著减小，分别为11%和10%，而SNP则不受影响(28%)。停止Glib灌 流后，三药的作用恢复。这表明:①Glib可显著阻断Iso和Cro的血管扩张作用；②这种阻断 作用是可逆的。
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Tab.1 Isoflurane induced coronary dilat ing responses Isoflurane Setting
(%)
Vascular Di ameter
(Percent change from baseline)
0.5
1.7±0.8
1.0
7.5±2.6
1.5
14±5.0
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2.0
23±7.6
3 讨论
离体微血管口径测量技术已经广泛用以多种动物的血管床。在心血管生理学研究中，它 的主要优点是：①可以选择性地研究药物对冠状动脉各级分支的作用；②在整体情况下，血 管直径尚受到心肌耗氧量与血管外的压迫因素的影响，离体微血管口径直接测量则可避免这 些因素的影响：③微血管工作在“零血流”状态下，可避免由于血液流动引起的一氧化氮的 张力性释放；④灌流液在循环中只使用一次即被排出，减少了血管产生的代谢性物质对血管 口径的影响。该系统的主要缺点是，正如大多离体实验技术一样，具有一些非生理性的特征 ，例如，要靠药物维持血管的“背景张力”等等。
Fig.2 Effects of isoflurane (Iso), s odium n itroprusside (SNP, a KATP channel-independent opener), and cromakalim (Cr o, a KATP channel opener), on diameter of porcine coronary arterioles befo re, during and after glibenclamide (Glib, a KATPchannel inhibitor). Glib b lunted, in a reversible fashion, the increases in diameter caused by Iso and Cro , but it had no effect on those caused by SNP.
, http://www.100md.com
* P<0.05, vs before Glib
本实验的主要结果，挥发性麻醉气体Iso具有直接增加冠状动脉细小分支直径的作用， 而KATP通道阻断剂Glib可以显著地减小这种作用，Iso的作用机理部分是通过KAT P通道的活化来达到的。近年来在开胸狗的实验中发现，Iso可以增加冠脉流量[3] ，本实验则提供了一个直接证据。KATP通道存在于血管平滑肌和血管内皮细胞上， 但是我们当前的实验并不能定位哪一种KATP通道与Iso的扩血管作用有关。Iso不仅是 一种常用的麻醉气体，而且它对于缺血后再灌流的心肌，具有保护作用[2]，由K ATP通道中介的直接扩血管作用可能是其机制之一。
作者简介:周希平，男，江苏苏州人，副教授，硕士，1985研究生毕业，1995 ～1998赴美国作访问学者，现主要从事心血管生理和计算机模拟生理系统的研究
, 百拇医药
参考文献
[1] Kuo L, Chancellor J D. Adenosine potentiate flow-induced dila tion of coronary arterioles by activating KATP channels in endothelium [J ]. Am J Physiol, 1995, 269: H541-549.
[2] Schulz R, Rose J, Heusch G. Involvement of activation of ATP-dependent po tassium channels in ischemic preconditioning in swine [J]. Am J Physiol, 1 994, 267:H 1341-1352.
[3] Crystal G J, Gurevicius J, Salem M R, et al. Role of ATP-sensitive po ta ssium channels in coronary vasodilation by halothane, isoflurane, and enflurane [J]. Anesthesiology, 1997,86:448-458.
[4] Halpern W G, Osol G, Coy G. Mechanical behaviour of pressurized in vitro p rearteriolar vessels determined with a video system [J]. Ann Biomed Eng, 1984, 121 :463-479.
收稿日期：1998年12月3日；修回日期：1999年9月27日, http://www.100md.com