药物评价研究  2015, Vol. 38 Issue (1): 36-39
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毒蕈碱受体及其亚型对四磨汤诱发胃窦平滑肌收缩的差异性影响
钱伟1, 戴迟兵2, 刘娜1, 侯晓华1    
1. 华中科技大学同济医学院附属协和医院, 湖北 武汉 430022;
2. 三峡大学附属第二临床医学院/仁和医院, 湖北 宜昌 443000
摘要目的 探讨毒蕈碱(M)受体及其亚型对四磨汤(SMD)诱发胃窦纵、环行肌收缩的差异性影响.方法 40只雄性SD大鼠,随机分为5组,每组8只,分别为:单纯SMD组、阿托品(Atropine)+SMD组、加拉明(Gallamine)+SMD组、4-二苯乙酰氧基-N-甲基哌淀甲碘化物(4-DAMP)+SMD组及加拉明+4-DAMP+SMD组.制备胃窦纵、环行平滑肌条,分别采用累积量加入四磨汤,以及阿托品(10-6 mol/L)、加拉明(10-6 mol/L)、4-DAMP(0.4×10-6 mol/L)、加拉明+4-DAMP孵育肌条后再累积加入四磨汤,记录平滑肌等长收缩活动,比较纵、环行肌收缩的差异性.结果 四磨汤诱发胃窦纵、环行肌收缩活动增加,但两者间无明显差异(P>0.05),非选择性M受体阻断剂阿托品及选择性M2受体阻断剂加拉明对四磨汤诱发胃窦环行肌收缩活动的抑制明显强于纵行肌(P<0.05),选择性M3受体阻断剂4-DAMP及加拉明+4-DAMP对四磨汤诱发胃窦纵行肌收缩活动的抑制作用明显强于环行肌(P<0.05).结论 M受体及其亚型参与了四磨汤对胃窦运动的调节,胃窦环行肌收缩更多的依赖于M受体及其M2亚型的激活,胃窦纵行肌收缩更多的依赖于M3受体亚型的激活.
关键词毒蕈碱受体     四磨汤     胃窦     平滑肌     收缩活动    
Different effects of muscarinic receptor and subtypes on Simo Decoction-induced contraction of gastric antrum smooth muscle
QIAN Wei1, DAI Chi-bing2, LIU Na1, HOU Xiao-hua1    
1. Union Hospital of Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430022, China;
2. Renhe Hospital of Three Gorges University, Yichang 443000, China
Abstract: Objective To investigate the different effects of muscarinic (M) receptor and its subtype on Simo Decoction (SMD)- induced contraction of antral longitudinal and circular strips. Methods Forty SD rats were randomly divided into five groups including SMD, Atropine + SMD, Gallamine + SMD, 4-DAMP + SMD, and Gallamine + 4-DAMP + SMD groups, the spontaneous contraction of antral longitudinal and circular strips induced by SMD were noted in the organ bath in the presence or absence of atropine, Gallamine, 4-DAMP or Gallamine + 4-DAMP. Results SMD induced the contraction of longitudinal and circular strips increasing with no significant difference (P > 0.05), SMD-induced contractile activity of longitudinal strips after incubation with non-selective M receptor blocker atropine or selective M2 receptor blocker gallamine was stronger than circular strips (P < 0.05), and after incubation with selective M3 receptor blocker 4-DAMP or gallamine + 4-DAMP, SMD-induced contractility of cicular strips was stronger than longitudinal strips (P < 0.05). Conclusion SMD-induced contraction of antral circular strips is more dependent on activation of M and M2 receptor than longitudinal strips. However, SMD-induced contraction of antral longitudinal strips is more dependent on activation of M3 receptor than circular strips.
Key words: muscarinic receptor     Simo Decoction     antrum     smooth muscle     contraction    

四磨汤(SMD)源自明代古方《痘疹金镜录》,经临床证实其对于功能性胃肠疾病动力障碍具有很好的疗效,对于非胃肠术后患者胃肠功能的恢复也具有很好的效应。目前关于四磨汤治疗胃肠动力障碍的研究不多,对于其治疗机制方面的研究甚少。本课题组在前期工作的基础上[1],探讨不同剂量四磨汤对胃窦纵、环行肌收缩活动的影响及阻断毒蕈碱(M)受体对此影响的差异性,旨在为四磨汤治疗功能性胃肠疾病动力障碍提供新的理论依据。

1 材料 1.1 动物

雄性SD大鼠40只,体质量300~350 g,购自华中科技大学同济医学院动物实验中心。本研究为华中科技大学伦理学委员会同意批准实施,在整个实验中遵守《实验动物管理条例》,做到减轻大鼠痛苦,增加其舒适度。

1.2 药品与试剂

四磨汤,湖南汉森制药股份有限公司,批号091245-010;阿托品(Atropine),美国Sigma-Aldrich公司,批号P3794;加拉明(Gallamine),美国Sigma-Aldrich公司,批号G8134;4-二苯乙酰氧基-N-甲基哌淀甲碘化物(4-DAMP),美国Sigma-Aldrich公司,批号SML0255。

1.3 仪器

MYO-BATH组织浴槽,25 mL,美国WPI公司;Haake DC10恒温循环仪,美国WPI公司;Fort−10传感器、TBM4M生物信号放大器,美国WPI公司;MP—100信号采集转换系统及生理信号记录软件,美国BIOPAC system公司。

2 方法 2.1 动物分组及平滑肌条制备

40只SD大鼠,随机分为5组:四磨汤组、阿托品+四磨汤组、加拉明+四磨汤组、4-DAMP+四磨汤组及加拉明+4-DAMP+四磨汤组,每组8只。饲养于动物实验中心(22~24 ℃),予12 h光照,自由进食水,适应性喂养一周后开始实验。脱颈椎处死大鼠,迅速取出全胃,置于冰(4 ℃)Krebs液中,并持续通95% O2+5% CO2混合气体,沿胃大弯剪开,并清除胃内容物,平铺于盛Krebs液硅胶平皿中,继续通95% O2+5% CO2混合气体,大头针固定,采用医用镊及棉签去除黏膜层,自制间距2.0 mm双刀延纵、环行肌纤维走向切取胃窦纵、环行肌条(8.0 mm×2.0 mm)。

2.2 平滑肌收缩活动记录

制备好的胃窦纵、环行肌条,纵向悬挂于盛有25 mL Krebs液的组织浴槽中,调节张力旋钮,给予肌条1.0 g前负荷并持续通95% O2+5% CO2混合气体,在浴槽中平衡约60 min,每隔20 min更换1次Krebs液,选用收缩规则的肌条进行实验。记录平滑肌基线水平收缩5 min,然后采用以下流程进行实验。

2.2.1 单纯四磨汤组

累积量加入四磨汤(1、5、25、50、100、150、200 μL),每剂量四磨汤加入后记录平滑肌收缩活动5 min。

2.2.2 阿托品+四磨汤组

10−6 mol/L阿托品孵育并记录肌条收缩活动5 min,再累积量加入四磨汤(同上),每剂量四磨汤加入后记录平滑肌收缩活动5 min。

2.2.3 加拉明+四磨汤组

10−6 mol/L加拉明孵育并记录肌条收缩活动5 min,再累积量加入以上剂量四磨汤,记录每剂量四磨汤加入后肌条收缩活动5 min。

2.2.4 4-DAMP+四磨汤组

0.4×10−6 mol/L 4-DAMP孵育并记录肌条收缩活动5 min,再累积量加入四磨汤,每剂量四磨汤加入后记录平滑肌收缩活动5 min。

2.2.5 加拉明+4-DAMP+四磨汤组

同时给予10−6 mol/L加拉明及0.4×10−6 mol/L 4-DAMP孵育肌条,并记录其收缩活动5 min,再累积量加入四磨汤,每剂量四磨汤加入后记录平滑肌收缩活动5 min。

2.3 数据处理

计算肌条收缩曲线下面积(AUC),以基线水平肌条收缩AUC为对照值(X),以每剂量四磨汤加入后肌条收缩AUC为效应值(Y),按以下公式计算肌条收缩AUC变化率。

肌条收缩AUC变化率=(YX)/X

2.4 统计分析

数据以x±s表示。采用SPSS17.0统计软件分析,Two-way ANOVA比较每组纵、环行肌之间收缩AUC变化率,根据Levense’s检验结果进行多重比较,方差齐性采用LSD进行多重比较,方差不齐则采用Dunnett’s进行多重比较。

3 结果 3.1 四磨汤对胃窦纵、环行肌的影响

在四磨汤累积量加入后,随着四磨汤剂量的增加,胃窦纵、环行肌收缩活动也逐步增加,但在每剂量四磨汤加入后,在纵、环行肌之间差异并无显著性,说明四磨汤对于纵、环行肌收缩活动总体没有差异性。

3.2 非选择性M受体阻断对四磨汤诱发胃窦纵、环行肌收缩活动的差异性影响

在非选择性M受体阻断剂阿托品孵育肌条后,再由低至高剂量加入四磨汤,胃窦纵、环行肌条收缩活动被完全抑制,且环行肌收缩活动明显弱于纵行肌(P<0.05)。说明四磨汤作用于环行肌较纵行肌更多的依赖于M受体的激活。见图 1

与同浓度四磨汤加入后胃窦纵行肌收缩活动比较:*P<0.05
*P<0.05 vs contract activity of the longitudinal muscle of gastric antrum after administration of SMD in same concentration
图 1 非选择性M受体阻断对四磨汤诱发胃窦纵、环行肌收缩活动的差异性影响Fig.1 Different effects of non-selective M receptor blocking on SMD-induced contraction of antral longitudinal and circular strips
3.3 选择性M2受体阻断对四磨汤诱发胃窦纵、环行肌收缩活动的差异性影响

在选择性M2受体阻断剂加拉明孵育肌条后,再累积量加入四磨汤,随着四磨汤剂量的增加,胃窦纵、环行肌条收缩活动仍能逐渐增加,但纵行肌的收缩活动要高于环行肌,说明四磨汤诱发环行肌收缩受M2受体阻断的影响更大,四磨汤作用于环行肌更多的依赖于M2受体的激活。见图 2

与同浓度四磨汤加入后胃窦纵行肌收缩活动比较:*P<0.05
*P<0.05 vs contract activity of the longitudinal muscle of gastric antrum after administration of SMD in same concentration
图 2 选择性M2受体阻断对四磨汤诱发胃窦纵、环行肌收缩活动的差异性影响Fig.2 Different effects of selective M2 receptor blocking on SMD-induced contraction of antral longitudinal and circular strips
3.4 选择性M3受体阻断对四磨汤诱发胃窦纵、环行肌收缩活动的差异性影响

在选择性M3受体阻断剂4-DAMP孵育肌条后,随着累积量四磨汤的加入,纵、环行肌收缩活动呈下降趋势,胃窦纵、环行肌收缩活动不完全一致,表现为纵行肌收缩活动明显弱于环行肌,说明四磨汤诱发纵行肌收缩较环行肌在M3受体阻断后被抑制程度更大,四磨汤作用于胃窦纵行肌更多的依赖于M3受体的激活。见图 3

与同浓度四磨汤加入后胃窦纵行肌收缩活动比较:*P<0.05 *P<0.05 vs contract activity of the longitudinal muscle of gastric antrum after administration of SMD in same concentration图 3 选择性M3受体阻断对四磨汤诱发胃窦纵、环行肌收缩活动的差异性影响Fig.3 Different effects of selective M3 receptor blocking on SMD-induced contraction of antral longitudinal and circular strips
3.5 选择性M2M3受体同时阻断对四磨汤诱发胃窦纵、环行肌收缩活动的差异性影响

在采用选择性M2及M3受体阻断剂同时孵育肌条后,随着四磨汤剂量的增加,胃窦纵、环行肌收缩活动均无明显增加,且纵行肌收缩活动明显弱于环行肌,说明四磨汤作用于纵行肌更多的依赖于M3及M2受体的共同激活。见图 4

与同浓度四磨汤加入后胃窦纵行肌收缩活动比较:*P<0.05
*P<0.05 vs contract activity of the longitudinal muscle of gastric antrum after administration of SMD in same concentration
图 4 选择性M2M3受体同时阻断对四磨汤诱发胃窦纵、环行肌收缩活动的差异性影响Fig.4 Different effects of selective M2 and M3 receptors blocking simultaneously on SMD-induced contraction of antral longitudinal and circular strips
4 讨论

本研究发现,四磨汤主要通过激活M3受体以促进胃窦平滑肌收缩活动增加,而M2受体的激活在其中起到了部分效应。四磨汤诱发纵行肌收缩更多的依赖于M3受体的激活,而环行肌收缩活动的增加虽主要依赖于M3受体的激活,但较纵行肌更多的依赖于M2受体的激活。本实验也发现除了M2或M3受体亚型外,尚可能有其他M受体也参与了四磨汤诱发胃窦平滑肌收缩活动的调节。

四磨汤在作者的前期研究中已经显示其可明显增加胃窦平滑肌的收缩活性,其主要机制在于激活M受体,且对其主要组分的研究证实,在口服后主要分布于胃肠,显示了四磨汤具有直接作用于胃肠组织的潜能。M受体有5种亚型,M1~M5[2],经多数研究,目前得出的结论为M3及M2亚型对于胃肠平滑肌收缩活动的影响占主导地位[3,4,5,6],而两者之间比较,M3受体亚型兴奋后似乎对平滑肌促收缩效应更为明显[6],但两者同时也存在着一定的协同性[7],M2受体本身对于平滑肌收缩活动影响不明显,其主要作用在于可加强M3受体兴奋后的促收缩效应,这在作者的研究中得到了部分体现,M3受体阻断显示了对平滑肌收缩活动的绝对控制,而M2受体阻断仅部分影响了四磨汤对平滑肌的作用。不同的是在M2受体阻断后,平滑肌收缩活性的下降程度也较大,这说明M2受体对于平滑肌收缩活性也能在一定程度上单独产生影响。

目前尚无M受体在胃肠道诱发纵、环行肌活动的比较研究,也缺乏针对胃窦M受体的分布研究,但是针对食管的研究发现,在纵肌层及环肌层M受体的分布存在着一定的差异性,对收缩起主导作用的M3受体在食管下段环行肌的分布密度显著高于食管中段纵行肌、环行肌及下段食管钩状纤维及套索纤维,而在食管中段环行肌M2受体的分布密度明显高于纵行肌[8],这也提示可能兴奋剂对于纵、环行肌的调节作用不一定完全一致。

通过本研究发现,当M3受体被阻断后,四磨汤诱发纵、环行肌收缩活动增加的趋势均被完全抑制,这说明M3受体的激活是四磨汤诱发胃窦平滑肌收缩的主要机制。在另一个层面,四磨汤诱发环行肌收缩受M2受体阻断的影响更大,而当M2及M3联合阻断后,并没有显现出对四磨汤诱发环行肌收缩活动的抑制强于纵行肌,这也进一步说明M3受体的激活是四磨汤诱发胃窦平滑肌收缩的主要机制,而并非M2受体。非选择性M受体阻断剂孵育肌条后,四磨汤诱发环行肌收缩受M受体的影响更大,而纵行肌受M3及M2联合的影响更大,如果平滑肌的收缩活动仅受到M3及M2受体的影响,那么两者趋势应该一致,均应表现为纵行肌受M2及M3联合阻断或者是总的M受体的抑制作用更强,而两者的不一致,则说明尚可能有其他的M受体也参与了四磨汤对胃窦平滑肌收缩活动的调节。

综上所述,不同的M受体亚型对四磨汤诱发胃窦纵、环行肌收缩具有差异性影响,其中M3受体对于四磨汤的促动力效应起到了主导作用,而M2受体仅起到了部分效应,是否有其他M受体的参与尚需要进一步研究。

参考文献
[1] Dai C B, Liu N, Chen W M, et al. Simo Decoction promotes contraction of antral circular smooth muscle mainly via muscarinic M3 receptor[J]. J ethnopharmacol, 2012, 144(2): 270-276.
[2] So I, Yang D K, Kim H J, et al. Five subtypes of muscarinic receptors are expressed in gastric smooth muscles of guinea pig[J]. Exp Mol Med, 2003, 35(1): 46-52.
[3] Kitazawa T, Hashiba K, Cao J, et al. Functional roles of muscarinic M2 and M3 receptors in mouse stomach motility: studies with muscarinic receptor knockout mice[J]. Eur J Pharmacol, 2007, 554(2-3): 212-222.
[4] Lin S, Kajimura M, Takeuchi K, et al. Expression of muscarinic receptor subtypes in rat gastric smooth muscle: effect of M3 selective antagonist on gastric motility and emptying[J]. Dig Dis Sci, 1997, 42(5): 907-914.
[5] Stengel P W, Yamada M, Wess J, et al. M (3)-receptor knockout mice: muscarinic receptor function in atria, stomach fundus, urinary bladder, and trachea[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 2002, 282(5): R1443-1449.
[6] Thomas E A, Ehlert F J. Involvement of the M2 muscarinic receptor in contractions of the guinea pig trachea, guinea pig esophagus, and rat fundus[J]. Biochem Pharmacol, 1996, 51(6): 779-788.
[7] Yu H L, Xiao Y, Ai J, et al. Relationship between muscarinic acetylcholine receptor subtypes[J]. Yi Chuan, 2007, 29(10): 1280-1288.
[8] Braverman A S, Miller L S, Vegesna A K, et al. Quantitation of the contractile response mediated by two receptors: M2 and M3 muscarinic receptor-mediated contractions of human gastroesophageal smooth muscle[J]. J Pharmacol Exp Ther, 2009, 329(1): 218-224.