右美托咪定抑制离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩

苗穗兵，陈　华，崔　芳，田思雨，谷　硕，关　玥

(1.河北医科大学生化教研室；2.河北省人民医院心脏三科;3.河北医科大学生理学教研室，河北 石家庄　050017)



右美托咪定抑制离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩

苗穗兵1，陈华2，崔芳3，田思雨3，谷硕3，关玥3

(1.河北医科大学生化教研室；2.河北省人民医院心脏三科;3.河北医科大学生理学教研室，河北 石家庄050017)

doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2016.08.014

目的观察右美托咪定对离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩的影响，并探讨其机制。方法健康家兔，♂♀不拘，击晕并分离十二指肠，将肠段与张力换能器相连并置于氧饱和的Krebs-Henseleit(K-H)液中。采用BL-420F生物信号采集处理系统记录离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩的幅度(amplitude，AM)和频率(frequency，FR)。累加给药法观察不同浓度右美托咪定对离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩的影响。K-H液中，预先孵育格列苯脲(glibenclamide，Gli)后再加入右美托咪定，研究其作用机制；无钙K-H中预先加入右美托咪定后再分别加入CaCl2和雷诺丁(Rynodine)，进一步研究其作用机制。结果① 右美托咪定剂量依赖性地抑制离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩的幅度(P<0.05，P<0.01)，但对频率无影响(P>0.05)；② Gli(P<0.05)可部分阻断右美托咪定对离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩的抑制作用；③ 无钙K-H液中，右美托咪定可分别抑制由CaCl2(P<0.05)外钙增加和Rynodine(P<0.05)内钙释放所诱发的收缩。结论右美托咪定抑制离体家兔十二指肠平滑肌的自发收缩，其作用可能是通过兴奋ATP敏感性钾通道(KATP)以及同时抑制外钙内流、内钙释放实现的。

右美托咪定；十二指肠平滑肌；自发收缩；ATP敏感性钾通道；外钙内流；内钙释放；家兔

右美托咪定(dexmendetomidine,DEX)为美托咪定的活性异构体，是咪唑类衍生物，化学名为4-[(IR)-1(2，3-二甲基苯基)乙基]-3H-咪唑盐酸盐，是一种新型高选择性α2肾上腺素能受体激动剂，具有镇静、抗焦虑、催眠、镇痛和交感神经抑制作用[1]，临床上广泛应用于麻醉及围手术期管理。既往在体研究发现，右美托咪定对豚鼠小肠蠕动[2]和大鼠肠道运输[3]均表现出明显的抑制效应；在离体实验中，右美托咪定却表现为增强大鼠回肠[4]和妊娠子宫平滑肌[5]自发收缩。然而，有关右美托咪定对离体家兔十二指肠自发收缩的影响及机制尚未见报道。本实验旨在观察右美托咪定对离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩的影响，并探讨其作用机制，以期为临床合理用药提供实验依据。

1　材料与方法

1.1实验动物健康家兔42只，体质量1.8～2.3 kg，♂♀不拘，由河北医科大学动物中心提供。

1.2药品与试剂右美托咪定购于江苏恒瑞医药股份有限公司(批号10122334)。其余所需工具药、格列苯脲(glibenclamide，Gli)、氯化钙、雷诺丁(rynodine)均购自美国Sigma公司。K-H液成分(mmol·L-1，pH 7.4，T 38℃±0.5℃)： NaCl 118.3、KCl 4.7、CaCl21.8、MgSO4·7 H2O 1.2、KH2PO41.2、NaHCO325及葡萄糖11.1。

1.3方法

1.3.1十二指肠平滑肌标本的制备及自发收缩活动的记录参照我室以往的实验方法制备十二指肠平滑肌标本[6]：家兔禁食24 h后，用木槌猛击头枕部致死。迅速沿腹正中线切开, 取十二指肠20 cm置于盛有0℃ K-H液的烧杯中，洗净肠内容物，将其剪成2～3 cm肠段作为实验标本。将标本的一端固定于L形钩上，置于盛有37℃ K-H液恒温平滑肌浴槽中；另一端连于张力换能器上，连接BL-420F生物机能实验系统，记录收缩的幅度和频率。

1.3.2实验分组及程序实验分为7组(每组n=6)：① 正常对照组；② 右美托咪定剂量组：待十二指肠平滑肌自发收缩稳定20min后，累计加入右美托咪定，使终浓度分别为1、10、20、40、60、80、100 nmol·L-1；③ Gli加右美托咪定组：待十二指肠平滑肌自发收缩稳定20 min后，加入Gli(10 μmol·L-1)， 10 min后加入右美托咪定(60 nmol·L-1)，并观察十二指肠平滑肌自发收缩的变化；④ 无钙K-H液加CaCl2组：待十二指肠平滑肌标本收缩稳定20 min后，更换为无钙K-H液，5 min后加入CaCl2(1.8 mol·L-1)，观察十二指肠平滑肌收缩的变化;⑤ 无钙K-H液加右美托咪定加CaCl2组：待十二指肠平滑肌标本收缩稳定20 min后更换为无钙K-H液，预先孵育右美托咪定(60 nmol·L-1)，10 min后加入CaCl2(1.8 mol·L-1)，并观察十二指肠平滑肌收缩活动的变化；⑥ 无钙K-H液加Rynodine组：待离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩稳定20 min后更换为无钙K-H液，5 min后加入Rynodine(0.2 mmol·L-1)，观察十二指肠平滑肌收缩活动的变化；⑦ 无钙K-H液加右美托咪定加Rynodine组：待离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩稳定20 min后更换为无钙K-H液，预先孵育右美托咪定(60 nmol·L-1)，10 min后加入Rynodine (0.2 mmol·L-1)，观察十二指肠平滑肌收缩活动的变化。

2　结果

2.1右美托咪定对离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩的影响右美托咪定明显降低离体家兔十二指肠自发收缩幅度，且呈剂量依赖性(P<0.05，P<0.01)，对收缩频率无明显影响(P>0.05)，见Tab 1。

Tab 1　Effects of dexmendetomidine(DEX) on spontaneous contraction of duodenal smooth muscle in ±s,n=6)

*P<0.05,**P<0.01vscontrol

2.2Gli对右美托咪定作用的影响单独应用Gli对离体家兔十二指肠平滑肌自发收缩的频率和幅度没有影响(P>0.05)。与单独应用Gli相比，Gli加右美托咪定组自发收缩幅度明显降低(P<0.05)，收缩频率变化不明显(P>0.05)，见Tab 2。

Tab 2　Influences of Gli(10 μmol·L-1) on DEX (60 nmol·L-1) induced spontaneous contraction of duodenal smooth muscle in ±s,n=6)

**P<0.01vscontrol;#P<0.05,##P<0.01vsDEX

2.3预孵育右美托咪定对外钙内流诱发的十二指肠平滑肌收缩的影响有钙K-H液换为无钙K-H液，可见十二指肠平滑肌自发收缩停止，加入CaCl2明显增加十二指肠的收缩幅度和频率(P<0.01)；加入CaCl2之前预先应用右美托咪定明显抑制由CaCl2诱发的十二指肠收缩幅度(P<0.05)，但对频率无明显影响(P>0.05)，见Tab 3。

Tab 3Influences of DEX (60 nmol·L-1) on contraction of duodenal smooth muscle induced by

GroupFrequency/fpmAmplitude/gControl16.8±3.25.3±1.3Ca2+-free1.8±0.2**0.4±0.1**Ca2+-free+CaCl216.5±4.9△△5.5±0.6△△Ca2+-free+DEX+CaCl216.8±1.23.2±0.7*#

*Pf<0.05,**P<0.01vscontrol;△△P<0.01vsCa2+-free;#P<0.05vsCa2+-free+CaCl2

2.4预孵育右美托咪定对内钙释放诱发的十二指肠平滑肌收缩的影响有钙K-H液换为无钙K-H液，可见十二指肠平滑肌自发收缩停止。在无钙K-H液中加入Ryanodine可以部分恢复十二指肠平滑肌收缩的幅度和频率(P<0.05)；加入Ryanodine之前预先应用右美托咪定明显抑制由Ryanodine诱发的收缩幅度(P<0.05)，但对频率无明显影响(P>0.05)，见Tab 4。

Tab 4Influences of DEX (60 nmol·L-1) on contraction of duodenal smooth muscle induced

GroupFrequency/fpmAmplitude/gControl17.0±3.7 5.1±1.0 Ca2+-free1.4±0.1**0.3±0.1**Ca2+-free+Rynodine14.8±3.0△△1.2±0.3△△Ca2+-free+DEX+Rynodine16.5±3.40.6±0.1**#

**P<0.01vscontrol;△△P<0.01vsCa2+-free;#P<0.05vsCa2+-free+Rynodine.

3　讨论

胃肠运动是一个重要而复杂的消化道内的生理活动，受到神经、体液多方面影响。右美托咪定作为高效和高选择性的α2肾上腺素能受体激动剂，既往对小肠的研究多集中在抗缺血/再灌注的保护作用上[7]，其促进肠创伤修复的机制可能涉及抑制炎症反应、肠上皮细胞凋亡和保持肠细胞结构完整性等[8]。本研究发现，在离体状态下，右美托咪定对家兔十二指肠的自发收缩幅度具有明显抑制效应，并呈剂量依赖性，但不影响频率。此作用可能是通过兴奋ATP敏感性钾通道、抑制细胞外钙内流和内钙释放所实现的。以往研究发现右美托咪定增强大鼠回肠[4]和妊娠子宫平滑肌[5]自发收缩，这与我们的报道不同，究其原因可能与动物种属、作用部位不同有关，具体原因尚需进一步探讨。

研究证实ATP敏感性钾通道(KATP)广泛存在于小肠平滑肌细胞[9]。激活KATP，促进K+外流，细胞膜超极化，继而抑制电压依赖性钙通道，减少Ca2+内流，诱发平滑肌舒张。本研究中预先孵育KATP拮抗剂Gli可以部分阻断右美托咪定对十二指肠平滑肌自发收缩的抑制效应，表明右美托咪定可能通过兴奋KATP来抑制十二指肠平滑肌自发收缩。

随着对右美托咪定研究的深入，有学者报道在中枢神经系统，右美托咪定的麻醉、催眠作用是通过激活电压门控钙通道，增加外钙内流实现的[10]；在血管方面的研究显示，右美托咪定诱发的大鼠胸主动脉收缩则是同时激活电压依赖性钙通道和促进内质网释放钙离子的共同作用结果[11]。由此可见，右美托咪定对不同组织的钙离子均有调制作用。众所周知[12-13]，Ca2+是诱发小肠平滑肌收缩的关键离子。研究表明，小肠细胞内的Ca2+来源于两方面：外钙内流和内钙释放。实验中把正常K-H液换为无钙K-H液灌流十二指肠。在无钙K-H液中，十二指肠自发收缩几乎消失。无钙K-H液中给予CaCl2后，由于细胞外钙浓度增加，平滑肌细胞内Ca2+浓度亦随之增加，引起收缩。给予右美托咪定后，这种效应被明显抑制。由此可推断，右美托咪定可能是抑制了外钙内流来抑制十二指肠平滑肌自发收缩的。为了进一步研究右美托咪定是否对细胞内钙释放有影响，我们又在无钙K-H液中加入Rynodine，它可促进肌浆网释放钙离子，无钙K-H液中加入Rynodine后，可以使十二指肠平滑肌收缩的频率和幅度均提高。而预先孵育右美托咪定后，这种效应又被明显抑制。提示，右美托咪定可能是抑制了内钙释放，从而抑制了十二指肠平滑肌自发收缩。

Cajal间质细胞(ICC)是一种位于胃肠道环形肌和纵行肌之间的间质细胞，具有产生基本电节律，进而引起平滑肌收缩，即ICC影响平滑肌的收缩频率[14]。本研究中，十二指肠平滑肌的收缩频率始终没有明显改变(除无钙K-H液引起的收缩停止外)，表明右美托咪定对ICC并无直接作用。

综上所述，右美托咪定抑制离体家兔十二指肠平滑肌的自发收缩，该作用可能是通过兴奋KATP以及同时抑制外钙内流和内钙释放所实现的。

(致谢：本实验在河北医科大学基础医学院生理学教研室独立完成。感谢在实验过程中给予无私帮助的老师和同学。)

[1]陈丽娇, 薛庆生, 于布为. 右美托咪定的神经保护作用及其相关机制[J].中国药理学通报,2015, 31(11): 1493-6.

[1]Chen L J，Xue Q S，Yu B W. Neuroprotection and mechanisms of dexmedetomidine[J].ChinPharmacolBull,2015,31(11): 1493-6.

[2]Herbert M K, Roth-Goldbrunner S, Holzer P, et al. Clonidine and dexmedetomidine potently inhibit peristalsis in the Guinea pig ileuminvitro[J].Anesthesiology,2002, 97(6): 1491-9.

[3]Asai T, Mapleson W W, Power I. Differential effects of clonidine and dexmedetomidine on gastric emptying and gastrointestinal transit in the rat[J].BrJAnaesth,1997, 78(3): 301-7.

[4]Aydin C, Bagcivan I, Gursoy S, et al. Altered spontaneous contractions of the ileum by anesthetic agents in rats exposed to peritonitis[J].WorldJGastroenterol, 2009, 15(13): 1620-4.

[5]Karaman S, Evren V, Firat V, et al. The effects of dexmedetomidine on spontaneous contractions of isolated gravid rat myometrium[J].AdvTher,2006, 23(2): 238-43.

[6]高柳, 杨晶, 胡畔, 等. 大黄素抑制大鼠离体十二指肠平滑肌的收缩[J].中国药理学通报,2013, 29(9):1298-302.

[6]Gao L，Yang J，Hu P，et al. Emodin inhibits the contraction of isolated duodenum smooth muscle of rats[J].ChinPharmacolBull,2013, 29(9): 1298-302.

[7]Keating G M. Dexmedetomidine: a review of its use for sedation in the intensive care setting[J].Drugs,2015, 75(10): 1119-30.

[8]Cai Y, Xu H, Yan J, et al. Molecular targets and mechanism of action of dexmedetomidine in treatment of ischemia/reperfusion injury[J].MolMedRep,2014, 9(5): 1542-50.

[9]Yeung C K, McCurrie J R, Wood D. Characterisation of the effects of potassium channel modulating agents on mouse intestinal smooth muscle[J].JPharmPharmacol,2002, 54(3): 425-33.

[10]Horvath G, Szikszay M,Benedek G. Calcium channels are involved in the hypnotic anesthetic action of dexmedetomidine in rats[J].AnesthAnalg,1992, 74(6): 884-8.

[11]Ok S H, Bae S I, Shim H S, et al. Dexmedetomidine-induced contraction of isolated rat aorta is dependent on extracellular calcium concentration[J].KoreanJAnesthesiol,2012, 63(3): 253-9.

[12]Grasa L, Rebollar E, Arruebo M P, et al. The role of Ca2+in the contractility of rabbit small intestineinvitro[J].JPhysiolPharmacol, 2004, 55(3): 639-50.

[13]Matchkov V V, Kudryavtseva O, Aalkjaer C. Intracellular Ca2+signalling and phenotype of vascular smooth muscle cells[J].BasicClinPharmacolToxicol,2012, 110(1): 42-8.

[14]Sanders K M, Koh S D, Ward S M. Interstitial cells of cajal as pacemakers in the gastrointestinal tract[J].AnnuRevPhysiol,2006, 68:307-43.

Dexmendetomidine decreases spontaneous contraction of duodenal smooth muscle of rabbitsinvitro

MIAO Sui-bing1,CHEN Hua2, CUI Fang3, TIAN Si-yu3, GU Shuo3, GUAN Yue3

(1.DeptofBiochemistryandMolecularBiology,HebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050017,China; 2. 3rdCardiacDepartment,HebeiGenenalHospital,Shijiazhuang050017,China;3.DeptofPhysiology,HebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050017,China)

AimTo observe the influences of dexmendetomidine on the spontaneous contraction of duodenal smooth muscle of rabbitsinvitroand explore the mechanisms.MethodsThe rabbits(male or female) were stunned and the duodenums were isolated. The samples of duodenal segments were connected with tension transducer, which were then put into oxygen saturation Krebs-Henseleit(K-H) solution.The influences of dexmendetomidine on amplitude(AM) and frequency(FR) of duodenal smooth muscle were recorded by BL-420F biological signal processing system.The cumulative dosing method was used to observe the different concentrations of dexmedetomidine on duodenal smooth muscle spontaneous contraction.Glibenclamide(Gli) was added to K-H solution before dexmendetomidine. In the calcium-free K-H solution, calcium chloride and rynodine were added before dexmendetomidine. The mechanisms of dexmendetomidine were studied.Results① Dexmendetomidine reduced the amplitude of spontaneous contraction of duodenal smooth muscle in rabbits in a dose-dependent manner(P<0.05 orP<0.01), while the frequency was not obviously influenced(P>0.05). ② Gli(P<0.05) partly abolished the inhibitory effects of dexmendetomidine on duodenal smooth muscle.③ Dexmendetomidine inhibited the contraction of duodenum smooth muscle induced by calcium chloride(P<0.05) and rynodine(P<0.05) application into calcium-free K-H solution.ConclusionDexmendetomidine inhibits the spontaneous contraction of duodenal smooth muscle of rabbitsinvitro. The mechanisms may be related to activating ATP sensitive potassium channels, inhibition of the extracellular calcium influx via cell membrane and intracellular calcium release via sarcoplasmic reticulum in duodenal smooth muscle.

dexmendetomidine; duodenal smooth muscle; spontaneous contraction; ATP sensitive potassium channels; extracellular calcium influx; intracellular calcium release; rabbit

2016-03-15，

2016-04-22

河北省科技厅课题资助项目(No 152777225)

苗穗兵(1981-)，男，硕士，讲师，研究方向：胃肠及心血管分子生物学，E-mail: msbgy@126.com;

陈华(1980-)，女，博士，主治医师，研究方向：胃肠及心血管生理学，共同第一作者，E-mail:54790683@qq.com；

A

1001-1978(2016)08-1101-04

R-332；R322.45；R322.74；R337；R348.1

网络出版时间：2016-7-19 10:43网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20160719.1043.028.html

关玥(1979-)，女，博士，讲师，研究方向：胃肠及心血管生理学，通讯作者，E-mail:guanyue126msb@126.com