抗原致哮喘豚鼠气道渗出及BRL55834的作用

中华结核和呼吸感染 1998年第4期第0卷 论著

作者：石昭泉　颜泽敏　罗文侗　朱琦　修清玉　叶曜芩

单位：200003 上海，第二军医大学长征医院呼吸科

　　关键词： 哮喘；离子通道；气道渗出

　　【摘要】　目的　探讨钾通道激动剂在抗哮喘中的意义。方法　10只正常豚鼠和17只致敏豚鼠分5组。麻醉后行右颈动、静脉和气道插管，机械通气。静脉注射阿托品和心得安各1 mg/kg，30分钟后静脉注射二甲亚砜(DMSO)或钾通道激动剂BRL55834，2分钟后静脉注射伊文氏蓝(EB)30 mg/kg，1分钟后雾化吸入卵蛋白(OA，3 mg/ml)30秒。结果　(1)正常豚鼠气道渗出量小，BRL55834(8 μg/kg)对正常豚鼠气道渗出无明显影响；(2)OA使致敏豚鼠气道渗出明显增加，与正常豚鼠相比，分别为气管：87±19(纳克染料/毫克组织)/53±7(纳克染料/毫克组织)；主支气管：119±67(纳克染料/毫克组织)/79±46(纳克染料/毫克组织)；肺内中央气道：65±44(纳克染料/毫克组织)/46±17(纳克染料/毫克组织)和肺内外周气道50±31(纳克染料/毫克组织)/32±4(纳克染料/毫克组织)，P均＜0.05。(3)与对照剂DMSO相比，BRL55834抑制OA诱发气道渗出，增加剂量对肺内气道渗出抑制作用更强，静脉注射BRL55834 8 μg/kg时，抑制率为气管：48%(P＜0.05)；主支气管：57%(P＜0.01)；肺内中央气道：44%(P＜0.05)和肺内外周气道46%(P＜0.05)；BRL55834 16 μg/kg时的抑制率为气管：46%(P＜0.05)；主支气管：57%(P＜0.01)；肺内中央气道：56%(P＜0.01)和肺内外周气道55%(P＜0.01)。(4)BRL55834降低正常和致敏豚鼠的静息气道吹气压，抑制OA所致致敏豚鼠气道吹气压增加，抑制率为49%和57%，对血压及心率均无明显影响。结论　气道渗出是哮喘发病的重要环节；钾通道激动剂BRL55834不仅可减少致敏豚鼠气道渗出，而且抑制抗原所致气道阻力升高，对心血管系统无明显副作用，具有临床应用前景。

Antigen-induced airway leakage in asthmatic guinea-pigs and the effects of BRL 55834 on it

Shi Zhaoquan, Yan Zemin, Luo Wentong, et al. Department of Respiratory Medicine, Chang Zheng Hospital, The Second Military Medical University, Shanghai 200003

　　【Abstract】　Objective　To understand the role of airway leakage in asthma attack and investigate the effects of BRL 55834 on prophylaxis and treatment of asthma.Method　Ten normal and seventeen sensitized guinea-pigs were divided into 5 groups. After being anesthetized, right carotid artery, right jugular vein and trachea were cannulated to monitor systemic blood pressure,inject drugs, mechanical ventilate and record airway insufflation pressure (AIP). All animals were pretreated with atropine and propranolol (1 mg/kg) 30 min before experiment. DMSO or BRL 55834 was administered intravenously 2 min before intravenous injection of evans blue (EB, 30 mg/kg), Ovalbumin (OA, 3 mg/ml) was inhaled using an ultrasonic nebulier for 30 seconds 1 min after injection of EB. Result　(1) BRL 55834 (8 μg/kg) did not inhibit airway leakage in normal guinea-pig; (2) Airway leakage increased in sensitized guinea-pigs significantly after inhaling OA, 87±19 ng dye/mg tissue vs 53±7 ng dye/mg tissue in trachea (Tr); 119±67 ng dye/mg tissue vs 79±46 ng dye/mg tissue in main bronchus (MB); 65±44 ng dye/mg tissue vs 46±17 ng dye/mg tissue in central pulmonary airway (CiPA) and 50±31 ng dye/mg tissue vs 32±4 ng dye/mg tissue in peripheral pulmonary airway(PiPA, P＜0.05). (3) BRL 55834 inhibited airway leakage contrast to DMSO, especially in CiPA and PiPA, with an inhibition of 48% (Tr, P＜0.05)、57%(MB, P＜0.01)、44%(CiPA, P＜0.05)、and 46% (PiPA, P＜0.05) after injection of BRL 55834 8 μg/kg, and 46%(Tr, P＜0.05)、57% (MB，P＜0.01), 56%(CiPA, P＜0.01) and 55% (PiPA, P＜0.01) after injection of BRL 55834 16 μg/kg, respectively. (4) BRL 55834 decreased base AIP in all groups, and inhibited OA-induced AIP increasing in sensitized guinea-pigs, with an inhibition of 49% (BRL 55834 8 μg/kg) and 57% (BRL 55834 16 μg/kg) in contrast to DMSO. BRL 55834 had a little side-effect on cardiovascular system, but without statistical significance.Conclusion　Airway leakage is one of the most important components in asthma attack, BRL 55834, a selective potassium channel activator, not only decreases airway leakage, but also inhibits OA-induced increase in airway resistance. All these are beneficial to prophylaxis and treatment of asthma.

　　【Key words】　Asthma　　Ion channels　　Airway leakage

　　近年来人们发现钾通道激动剂(KCAs)除能抑制离体气道平滑肌收缩外，对介质引起的气道痉挛也有明显保护作用，并认为气道平滑肌细胞钾通道功能异常参与哮喘发病。为进一步认识气道渗出在哮喘发作中的作用，探讨钾通道激动剂在哮喘防治中的意义，我们观察了钾通道激动剂BRL 55834对哮喘发作中气道渗出及气道阻力的影响。

　　材料与方法

　　1.材料：(1)动物：实验用豚鼠(第二军医大学动物实验中心)27只，雌雄不拘，体重300～350 g，对其中17只豚鼠腹腔注射10%卵蛋白1 ml，2周后制成哮喘模型，备用。(2)仪器：PT14M2型血压传感器及BPT呼吸压力传感器(复旦大学，960531)；LMS-2B生理记录仪(成都)；YC-Y800医用雾化器(北京亚都科技公司)；721分光光度计(上海第三分析仪器厂)。(3)试剂：BRL 55834(Beecham制药公司，美国)；乌拉坦和卵蛋白(OA，Sigma产品)；阿托品(上海禾丰制药有限公司)；心得安(上海辛帕斯制药有限公司)；二甲亚砜(DMSO，无锡洪声化工厂，化学纯)；伊文氏蓝(EB)和甲酰胺(分析纯)由上海化学试剂采购供应站分装。

　　2.方法：按参考文献^［1］报道的方法，于豚鼠腹腔内注射乌拉坦2 g/kg麻醉并固定，立灯照射，使其体温维持在37℃；分离颈动、静脉并插管，分别用于监测血压、心率和给药。将豚鼠气管切开，插入Y型气管插管；Y型管一端连呼吸机机内环路，另一端连接呼吸机出气口(气体进入豚鼠气道)，在呼吸机出气口与Y型气管套管之间，通过一T型管接出呼吸压力传感器，并连接生理记录仪，记录气道吹气压(AIP)以反映气道阻力^［2］。超声雾化器雾化出的卵蛋白雾化液经呼吸机出气口进入豚鼠气道，诱发哮喘反应。静脉注射阿托品和心得安各1 mg/kg，30分钟后分5组进行实验：第1、2组，分别给正常(5只)和致敏豚鼠(5只)静脉注射DMSO(1 ml/kg)；第3、4组，分别给正常(5只)和致敏豚鼠(6只)静脉注射BRL55834 8 μg/kg；第5组，给致敏豚鼠静脉注射BRL 55834 16 μg/kg(6只)。上述所有豚鼠在注射DMSO或BRL 55834后2分钟，静脉注射EB(30 mg/kg)，1分钟后打开雾化器，经呼吸机雾化吸入OA(3 mg/kg)30秒；5分钟后打开胸腔，将一12号钝头注射针头刺入豚鼠左心室并插入主动脉，以10.7 kPa(80 mmHg)压力灌注37℃生理盐水，灌注液从豚鼠右心房所作一切口流出，灌注至流出液清晰为止，灌注液总量约100 ml。取出肺脏，分离结缔组织及肺实质，将气道分成4部分，即气管(Tr)、主支气管(MB)、肺内中央气道(CiPA)和肺内外周气道(PiPA)。吸干水分，称重后放入含甲酰胺溶液的瓶中，置于37℃孵箱中16小时。染料浓度由721分光光度计(波长为620纳米)比色获得，组织中染料含量(单位：纳克染料/毫克组织)从染料浓度范围为0.5～10 μg/ml的标准曲线求得。

　　根据血压传感器记录的血压计算平均血压，平均血压=舒张压+0.33(收缩压-舒张压)。比较应用BRL55834前后对豚鼠平均血压的影响，判断其对气道的选择性。

　　3.统计学处理：所有数据以±表示，组间及组内比较以t检验进行。

　　 结果

　　一、正常豚鼠气道渗出特征

　　正常豚鼠吸入OA后，也存在气道渗出现象，但渗出量较小；BRL55834(8 μg/kg)对正常豚鼠气道渗出无明显影响(表1)。

表1　正常豚鼠气道渗出及BRL55834的作用(单位：纳克染料/毫克组织)

　　注：两组间比较P＞0.05　　二、BRL55834对致敏豚鼠气道渗出的抑制作用

　　与正常豚鼠相比，致敏豚鼠吸入OA后，气道EB渗出明显增加，分别为气管87±19纳克染料/毫克组织、主支气管119±67纳克染料/毫克组织、肺内中央气道65±44纳克染料/毫克组织和肺内外周气道50±31纳克染料/毫克组织。预先静脉注射BRL 55834可减少致敏豚鼠气道EB渗出，剂量加大则使肺内气道EB渗出更少。静脉滴注BRL55834 8 μg/kg时，致敏豚鼠CiPA和PiPA的EB渗出分别为36±18纳克染料/毫克组织和27±17纳克染料/毫克组织，与致敏DMSO组相比，P＜0.05；BRL 55834为16 mg/kg时，致敏豚鼠CiPA和PiPA的EB渗出分别为28±20纳克染料/毫克组织和22±15纳克染料/毫克组织，与致敏DMSO组比较，P＜0.01(附图)。

表2　BRL5583对豚鼠气道吹气压和血压的影响(±s)

　　注：与致敏DMSO组比较^*P＜0.05　　三、BRL55834对豚鼠气道吹气压、血压的影响

　　静息状态下，致敏豚鼠基础气道吹气压稍高于正常豚鼠，但差异无显著性。BRL55834明显抑制吸入OA所致致敏豚鼠气道吹气压增加，对正常和致敏豚鼠血压均无明显影响(表2)。

附图　DMSO和BRL 55834对致敏豚鼠气道渗出的抑制作用

　　BRL1和BRL2分别表示BRL55834的剂量为8 μg/kg和16 μg/kg，均与DMSO比较P＜0.05，^**P＜0.01

　　讨论

　　气道血浆渗出增加是哮喘发作时的重要病理改变。渗出增加，不仅致气道粘膜水肿，使气道狭窄而影响通气，更可因气道渗出过程中血浆蛋白等作用于气道，通过多种生化途径而产生病理效应(如激肽释放酶系统及外源性凝集通路)，直接影响气道平滑肌及气道神经的调节；渗出增加，还可影响气道粘膜的清除功能，致气道上皮损伤等^［3］。这些作用可直接导致气道高反应性形成^［4］。

　　近年来人们在探讨哮喘发病机理，寻找新的哮喘治疗方法过程中，发现钾通道激动剂对气道平滑肌有较强的舒张作用^［5］。但早先应用于哮喘研究的钾通道激动剂(如BRL34915)在作用于气道的同时，还影响心血管系统，导致血压下降、心率增加等^［6］，限制了其在哮喘治疗中的应用。但BRL34915的左旋体levcromakalim(BRL38227)的心血管系统副作用不明显^［7］。BRL55834C(3 s-反)-1-［3，4-二氢-3-羟基-2，2-二甲基-6-(五氟乙基)-2H-1-苯丙吡喃-4-基］-哌啶酮与BRL38227同属苯丙吡喃类衍生物，但前者作用更强，且对心血管系统的副作用小，显示其气道的相对选择性^［8，9］。BRL55834对多种介质所致气道平滑肌细胞去极化有明显抑制作用、稳定细胞膜，降低致敏细胞的高兴奋性^［10］。

　　本组研究结果显示，BRL 55834对正常豚鼠气道渗出无明显抑制作用，但明显抑制抗原激发致敏豚鼠的气道渗出。增加剂量时对肺内气道的渗出抑制作用更强，而对大气道(Tr、MB)的渗出抑制作用无明显增加，显示较BRL38227更好的临床应用前景^［1］。单剂量BRL55834(8 μg/kg或16 μg/kg)降低致敏豚鼠的基础气道吹气压，更能明显抑制抗原所至致敏豚鼠的气道阻力升高，且随BRL55834剂量增加而抑制作用更大；BRL55834(8 μg/kg和16 μg/kg)对血压和心率均无明显影响。

　　综上所述，钾通道激动剂BRL55834可抑制抗原所致致敏豚鼠气道血浆渗出，减轻气道炎症反应；还具有降低气道阻力，抑制抗原所致气道阻力升高，减轻气道阻塞；无明显心血管系统的副作用，具有临床应用前景。

　　本课题受国家自然科学基金资助(基金编号：39370327)

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(收稿：1997-08-06　　修回：1997-12-15)