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目的:
Oddi括约肌功能障碍(sphincter of Oddi dysfunction,SOD)是指由于Oddi括约肌(sphincter of Oddi,SO)运动异常导致的胆汁、胰液排出受阻,胆管、胰管内压升高,继而出现胆汁淤积、胰源性腹痛或急性胰腺炎等临床症状的一种疾病。动物实验研究发现,高胆固醇血症(hypercholesterolemia,HC)可导致兔SO压力增高、舒张功能受损,与SOD时SO运动的改变相似,提示高胆固醇血症可能是原发性SOD的重要诱因。进一步研究表明,高胆固醇血症诱发SOD功能异常主要与细胞内钙离子浓度(intracellular calcium concentration,[Ca2+]i)超载密切相关。
平滑肌细胞膜(smooth muscle cells,SMCs)存在多种钾离子通道,其在维持细胞膜静息电位方面起到重要作用。其中,电压依赖性钾离子通道(voltage-dependentpotassium channel,Kv)和大电导钙激活型钾离子通道(large conductancecalcium-activated potassium channel,BKca)在数量上占据绝对优势,其作为L型电压依赖性钙离子通道(L-type voltage-dependent calcium channel,L-VDCC)的重要上游调控通道,对L-VDCC的功能状态起到重要影响,进而影响[Ca2+]i,调节平滑肌张力变化。
既往研究表明,一氧化氮(nitric oxide,NO)供体单硝酸异山梨酯有舒张兔Oddi括约肌的作用,免疫组织化学研究发现NO合成酶在哺乳动物及人的SO组织中广泛存在,其功能对于SO运动功能起到显著影响,这表明NO可能在调节Oddi括约肌功能方面起到重要作用,但其具体机制尚不明确。
本实验以此为切入点,通过饲喂高胆固醇饮食建立高胆固醇血症兔模型模拟SOD状态,采用等长张力记录的方法观察外源性NO供体硝普钠(sodiumnitroprusside,SNP)对不同钾离子通道阻滞剂预处理的SO肌环的舒张作用,通过蛋白免疫印迹法(Western blot)及反转录-聚合酶链反应(reverse transcriptionpolymerase chain reaction,RT-PCR)技术观察通道蛋白表达的变化,并通过酶联免疫吸附测定法(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测SO平滑肌的磷酸激酶C(phosphate kinase C,PKC)活性,初步探讨NO在调控Oddi括约肌运动方面的可能机制。
实验方法:
一、硝普钠对高胆固醇血症兔Oddi括约肌张力及钾离子通道的影响
将24只新西兰大白兔随机分为对照组(CON)、4-氨基吡啶(4-aminopyridine,4-AP)实验组及盐酸四乙胺(tetraethylammonium,TEA)实验组,给予高胆固醇饮食饲喂8周,通过等长张力记录方法,观察SO肌环对钾离子通道阻滞剂4-AP和TEA的收缩反应,并观察比较SNP对各组SO肌环的舒张作用。
二、硝普钠对高胆固醇血症对兔Oddi括约肌Kv1.5及BKca通道蛋白及PKC活性的影响
将新西兰大白兔16只采用完全随机分组方法,分为对照组(CON)、对照组+NO(CON+NO),高胆固醇血症组(CH)、高胆固醇血症+NO(CH+NO)组共4组,给予后两组高胆固醇饮食饲喂8周,对照组给予普通饮食,成功建立模型后,给予CON+NO组和CH+NO组兔腹腔注射硝普钠5mg/Kg,隔天再给药一次,24h后分别取相应组别Oddi括约肌组织。通过HE染色观察各组组织形态学变化,通过Western Blot及RT-PCR实验观察各组Kv1.5及BKca通道蛋白的表达,并通过Elisa实验观察各组PKC活性变化。
实验结果:
一、动物模型构建情况
饲喂高胆固醇饮食的新西兰兔饲喂8周后,各组血清总胆固醇均大于10mmol/L,成功建立高胆固醇血症模型。
二、硝普钠对高胆固醇血症兔Oddi括约肌张力及钾离子通道的影响
SO肌环初始收缩平均波幅为(0.144±0.004)g,平均收缩频率为(10.8±1.1)次/min。累积浓度4-AP对SO肌环有收缩作用,收缩频率较对照组减低(p<0.05),以16mmol/L为终浓度的4-AP组肌环对SNP舒张作用明显低于对照组(p<0.05)。累积浓度TEA也可明显收缩SO肌环,收缩作用较对照组明显增大,收缩频率较对照组减低(p<0.05)。以10mmol/L为终浓度的TEA组肌环对SNP舒张作用同样低于对照组(p<0.05)。
三、硝普钠及高胆固醇血症对SO平滑肌组织学影响的光镜下观察
通过对各组组织的HE染色,在200倍光镜下观察可见各组SO肌排列整齐,均无明显炎细胞浸润及纤维组织增生,组织形态上无明显异常。
四、硝普钠及高胆固醇血症对兔Oddi括约肌Kv1.5及BKca通道蛋白的影响
高胆固醇血症有导致SO平滑肌Kv1.5及BKca通道蛋白表达水平及mRNA表达水平降低的趋势。NO有使SO平滑肌Kv1.5及BKca通道蛋白表达水平及mRNA表达水平升高的趋势。
五、硝普钠及高胆固醇血症对兔Oddi括约肌PKC活性的影响
高胆固醇血症可致SO蛋白磷酸化水平增高,NO有使PKC活性下降趋势,其在CH组作用更明显。
结论:
1、外源性NO供体SNP可能部分通过Kv及BKca通道发挥舒张SO肌环的作用。
2、HC可导致SO平滑肌Kv1.5及BKca通道蛋白表达水平及mRNA表达水平降低,NO可提高SO平滑肌Kv1.5及BKca通道蛋白及mRNA表达水平,这可能是NO舒张SO肌环的机制之一,这对于NO供体药物治疗SOD靶点提供了新的依据。
3、HC可使SO蛋白PKC活性增高,既往研究表明PKC有抑制Kv及BKca通道活性作用,NO有使PKC活性下降的趋势,这可能是NO供体药物治疗SOD的另一可能机制。