약학회지 제41권 제 4 호 399"-406(1997) Yakhak Hoeji Vol. 41. No. 4
토끼 위 근위부의 버-아드레날린 버■콜린성 이완반응의 포타슘 체널에 의한 점합전 조절작용
홍은주
•박미선
* •박상일
■김명우 ■ 최수경
•홍승철
•부산대학교 약학대학
,
•부산 식품의약품청(Received May 14. 1997)
Prejunctional Modulation of Non-adrenergic Non-cholinergic Relaxation of the Rabbit Proximal Stomach by
Potassium Channels
Eun Ju Hong, Mi Sun Park*, Sang 11 Park, Myung Woo Kim, Su Kyung Choi and Sung Cheul Hong*
College of Pharmacy, Pusan N ational University, Pusan, 609-735, Korea
*Pusan Food and Drug Adm inistration, Pusan, 608-080, Korea
Abstract— — The effects of different fC channel blockers were investigated on the non-adrenergic non- cholinergic (NANC) relaxations in the circular muscle of the rabbit proximal stomach. Non-selective blockers of channels. 4-aminopyridine (4-AP. 3'-SO M-M) and tetraethylammonium (TEA. 100'-1000 M-M) significantly enhanced the NANC relaxations in a concentration-dependent manner. The enhance
ment was more prominent for the NANC relaxations induced by the electric field stimulation (EFS) with lower frequencies. Blockers of large conductance Ca
오수一activated fC channels, charybdotoxin and i- beriotoxin. a blocker of small conduntance Ca
으우-activated FC channels, apamin and a blocker of ATP- sensitive IC channels, glibenclamide had no effect on the NANC relaxations, respectively. Exogencous administration of nitric oxide (NO, 1—30 fiM) caused concentration-dependent relaxations which show
ed a similarity to those obtained with EFS. None of the fC channel blockers had axi effect on the con
centration-dependent relaxation in response to NO. These results suggest that prejunctional IC chan
nels regulate the release of NO from the NANC nerve in the rabbit proximal stomach as the inhibition of prejunctional }C channels increases the NANC relaxation induced by the EFS.
Keywords □ Rabbit proximal stomach. Electrical field stimulation. Non-adrenergic non-cholinergic re
laxation. Nitric oxide. K+ channels. Prejunctional modulation.
위저와 위체로 되어있는 위 근위부는 위의 저장기능 을 하고 있으며 " 버-아드레날린 비-콜린성 (non-a- drenergic non-cholinergic ; NANC) 신경은 음식물 을 먹을 때 반사적인 수용성 이완반응 (receptive re
laxation )-!: 메개한다고 추정하였다 ."^ 위저의 NANC 이완반응은 주로 nitric oxide (NO )에 의하여 매개된 다는 많은 보고 ^ " ® 있으며 . 저자등은 토끼 위체에서
^ 본 논문에 관한 문의는 이 저자에게로 ( 전화) 051-510-2805 ( 팩스) 051-513-6754
도 NANC 이완반응이 nitric oxide (NO)-cyclic guanosine 3'. 5'-monophosphate (cyclic GMP) 경 로에 의하여 매개된다는 것을 관찰하였다 ."'
신경에는 신경전달외 접합전 조절작용을 하는 여러 가지 IT channel 이 있다고 하며 ^ 여 ^*\ 여러 형외
channel 차단제가 여러 조직에서 신경전달물질의 유
리에 현저한 효과를 나타낸다고 보고되고 있다 . 즉 비
선택적 iC channel 차단제인 4-aminopyridine 과
tetraethylammonium 은 토끼 의 수정 관 ^ 차 , 고양이 췌
장 *" *^\ 흰쥐 문맥 "^^ 및 토끼 대동맥 ^" 너
1서 신경자국에
400 홍 은 주 ■박 미 선 ■박상일■김명우■최수경■홍승철
외한 noradrenaline 의 유러틀 각각 증가한다고 하였
으며 , 개구리의 신경근접합부에서는 신경말단의 전기
적인 탈분국에 외한 acetylcholine 의 유리틀 현저히
중가한다는 보고가 있다. * 이와같은 IT channel 에 의한 신경전달물질의 유리에 대한 접함전 조절작용은 아드레날린 효능 신경이나 콜린 효능 신경의 신경전달 에만 한정되지 않고 흰쥐외 항문미골근**과 주머니쥐 의 식도2®외 NANC 신경전달에도 영향을 미친다는 보 고가 있고 , 최근에는 개의 희장결장접합부 (ileoco
lonic junction) 의 NO 효능성 신경전달작용에도 IC channel 이 영 향을 미 친다는 보고가 있다 .^^*
본 연구에서는 옴식물을 먹을 때 가장 현저한 수용성 이완반응을 하는 위 근위부의 NANC 이 완반응에 대한 K" channel 차단제의 영향을 검토하여 위의 NANC 신경전달기전에 대한 K"*" channel 외 영향을 연구하고 자 하였다 .
실험방법
표본의 제작 및 실험방법
토끼 (체중 2~ 3 kg) 를 ether
로마취시킨 후 경동맥 을 절단하여 출혈사시키고 위를 분러하여 위 점막을 조 심스럽게 제거한 다움 , 위 근위부 (위저 및 위체 상부 ) 에서 길이 약 15~20mm, 폭 2 ~ 3 m m 의 윤상근 표
본을 만들었다 . 이둘 표본을 Kret/s 용액이 담긴 5
mZ 의 반응조에 설치한 백금전극 사이에 장처하고 ,
37°C 에서 약 0.7 담의 안정장력 (resting tension) 을 부하한 후 , 실험 개시전에 90 분 간 방치하여 평형을 유 지시켰다 . 이 방처기간 동안에 15 분마다 새로운 영양
액으로 교환하여 주었다 . 등장성 장력 (isometric
tension) 의 번화는 Narco physiograph (MK IV ) 에 연결된 isometric force transducer (Narco F60) 를
사용하여 기록했다 . Kreb^s 용액외 조성 (m M ) 은
NaCl, 118.3
;KCl, 4.7
:CaCU, 2.5
;MgSOi, 1.2
;K H
2PO
4, 1.2
:NaHCOs, 25
;Ca-EDTA, 0,026 및 glucose, 11.1 (pH 7.4) 이고 , 이 영양액을 95% O
2와
5% C02 의 흔합 가스로 포화시켰다 . 토끼 위 근위부
표본은 자동적으로 장력 (tone) 이 상승되므로 이완반 응을 보기위하여 장력을 상승시킬 필요가 없었다 . 전 기자국 (electrical field stim ulation) 은 Fujiwara 등22>외 방법에
따 라한쌍의 평 행한
백금선전국을 통하 여 자극했다 . 비-아드레날린 비-콜린성 이완반응을 일
으키 기 위 하여 윤상근 표본을 muscarine 수용체 차단
제인 atropine
( 1n M ) 과 아드레날린 효능 신경 차단 제인 guanethidine (3 nM) 존재하에서 낮은 자국 빈 도 (l~ 2 0 H z, 40V ) 에서 0.5ms 구경파로써 5 초 간 자국하였다 .
4-aminopyridine, tetraethylammonium, char- ybdotoxin, iberiotoxin, apamin 및 glibenclamide 는 전기자극 또는 외부에서 투여한 nitric oxide 투여 15 분 전에 각각 반웅조에 투여하였다 .
약물 및 용액
실험에 사용한 시약인 atropine sulfate 는 Wako 사 (Japan), guanethidine sulfate 는 TokycrKasei 사 (Japan). tetrodotoxin, 4-aminopyridine, tetrae- thylammonium chloride, charybdotoxin, ibe- riotoxin, apamin, glibenclamide 는 Sigma Chem
ical^)- (U.S.A.), sodium nitrite 는 Yakuri Pure Chemicals 사 (Japan) 의 것을 각각 사용하였다 . Gli- benclamide 는 dimethylsuphoxide 에 녹인 후 중류수 로 희석하여 사용하였다 . 그외 약물은 증류수에 녹여 사 용하였다 . NO 용액은 Furchgott 의 방법®에 따라 사 용직 전에 sodium nitrite 에 pH 2 의 HC1 용액을 가하 여 제조한 것을 사용하였다 .
릉계분석
위 근위부 표본외 이완작용은 전기자극으로 일으킨
NANC 이완반응외 경우 약물을 투여 하기 전 20 H z 의
전기자극으로 일으킨 이완반응의 백분율 (%)로써 각각 표시하였으며 , 외부에서 투여한 N O 외 이완반응외 경 우 약물을 투여하기 전 30 의 N O 로 일으킨 이완반 응외 백분율 (%)로써 표시하였다 . 실험결과는 실험희
수에 대한 평균치 ±S.E. 로써 나타내었다 . 모든 실험치
는 Student^
ttest 에 의해 분석하였으며 , P 처가 0.05 이하일 때 유의성이 있다고 관정하였다 .
실험결과
NANC 이완반움에 대한 버선택적 K* CHANNEL 차 단제의 영향
위 근위부의 윤상근 표본을 muscarine 수용체 차단
제인 atropine
( 1nM ) 과 아드레날린 효능 신경 차단제
인 guanethidine (3 |iM) 존재하에서 전기자극 (1~
위 근위부의 NANC 이완반응외 K 우 Channel에 외한 접합전 조절작용 401
" 다 ■ ■ " 기
r lr
다ir r
b
1 25 5 10 20 1 25 5 10 20 Mi
Fig. 1 — Typical tracing showing the effect of the non- selective blockers of K
나channels, (a) 4-am- inopyridine and (b) tetraethylammonium, on the relaxation to electrical field stimulation (1~
20 Hz. 0.5 ms) in a circular muscle strip of the isolated rabbit proximal stomach. The experi
ments were performed in the presence of a- tropine (1 M-M) and guanethidine (3 M-M).
Electrical field stimulation (1^20 Hz, 0.5 ms for 5 secs) was added at dot. 4-Aminop3oidine (4-AP, 30 M-M) and tetraethylammonium (TEA.
1000 M-M) were added at arrow, a and b were different preparations. Similar results were ob
tained at least 7 other experiments. Tracings breaks represent periods of tissue equilibration.
20 Hz. 0.5 ms. 40 V for 5 secs )을 하였을 때 자극번 도에 의존하는 이완반응을 나타냈으며 (Fig. 1). 이둘 이완반응은 신경전도 차단제인 tetrodotoxin (0.3 HM )을 전처리하였을 때 소실되었다 (실험결과 불표 시 ). 이와같온 자극빈도 의존성 NANC 이완반응은 비 선택적 IC channel 차단제인 4-aminopyridine (4- AP, 3~30|iM )와 tetraethylammonium (TEA, 100~100(UiM )률 각각 전처리하였을 때 농도의존적 으로 유의성있게 증가되었으며 , 특히 저번도의 전기자 극 (1~5 Hz )으로 일으킨 이완반응이 더 현저하게 증 가하였다 . 즉 20 Hz 외 자국빈도로 전기자국하였을 때 외 이완반응을 100 %로 하였을 때 1, 2.5 및 5 Hz 의 자 극번도에서 전기자극으로 일으킨 NANC 이완반응온 3(HiM 외 4-AP 에 외해 4.81±0.82%, 23.46+2.42%
및 41.95±3.46 %에서 34.95±4.13%,
53.23±3.22%및 66.91±4.30 %로 각각 증가하여 4-AP 투여전에 비 하여 약 7.3 배 , 2.3 배 및 1.6 배로 각각 증가되었고 , 1000 |xM 외 TEA 에 외해 5.18±1.07%, 25.72+
2.26% 및 47.49±2.54 %에서 32.06±4.36%, 58.6±
6.15% 및 74.93±4.80 %로 각각 증가하여 TEA 투여 전에 비하여 약
6.
2배 , 2.3 배 및
1.
6배로 각각 증가되었 다 . 따라서 4-AP 가 TEA 에 비하여 약 33 배 더 큰 효과 를 나타내었다 (Fig. 1 및 2).
0
EFS ( H z )
Fig. 2 — Frequency-response
E F S ( H z )
curve showing the effect of (a) 4-aminopyridine ( • , 3 M-M
:▲, 10 M-M
:■, 30
나M), (b) tetraethylammonium ( • , 100 M-M
;A. 300 (iM
;■. 1000 M-M) on the relaxation in
duced by electrical field stimulation (o , 1—20 Hz. 0.5 ms) in a circular muscle strip of the iso
lated rabbit proximal stomach. Results were shown as mean±S.E. from 7 to 25 experi
ments. and expressed as percentage of re
laxation induced by 20 Hz in the absence of 4- AP or TEA. *P<0.05, significantly different from control values. Student's t test for unpaired ob
servation. Other experimental conditions were the same as those described in Fig. 1.
NANC 이완반응에 대한 선택적인 K" CHANNEL 차
단제의 영향
위 근위 부의 NANC 이완반응은 large con
ductance Ca 오 '^activated channel 차단제인 charybdotoxin (CTX, 10^100 nM )과 iberiotoxin (IBTX, 10—100 nM). small conductance Ca 오 '*'-ac- tivated channel 차단제인 apamin (
1--2M 꼬)과 ATP-sensitive iC channel 차단제 인 glibencla- mide (0.3 이 ^
1] 년)을 각각 전처리하였을 때 유의성있 는 영향이 없었다 (Fig. 3).
외부에서 투여한 n itric oxide (NO )의 이완반융
에 대한 K" channel 차단제의 영향
위 근위부의 윤상근 표본에 외부에서 NO (1--30 나 M )의 농도를 증가시키면서 투여하였을 때 전기자국
으로 일으킨 NANC 이 완반응과 비슷한 농도의존적 이
완반응을 일으켰으며 . 이들 이완반응은 비선텍적
1C channel 차단제인 4-AP (30 띠년 ) 및 TEA (1000
|iM). large conductance Ca 오 "*-activated chan
nel 차단제 인 CTX (100 nM) 및 IBTX : (100 nM).
small conductance Ca 고 '^-activated channel 처 "
단제인 apamin (2 mM) 과 ATP-sensitive chan
nel 차단제인 glibenclamide (3 M*M )를 각각 전처 리하
E F S ( H z ) E F S ( H z )
a?
Fig. 3
E F S ( H z ) E F S ( H i )
- Frequency-response curve showing the effect of (a) chaiybdotoxin (CTX ■ • . lOnM
;A. 30nM
:■ . 100nM). (b) iberiotoxin QBTX ■ • , lOnM
:A, 30nM
:■. lOOnM), (c) apamin ( • . 1 |iM
:▲. 2
띠VI) and (d) glibenclamide ( • . 0.3 \iM- A, 1 \iM-
■. 3 |iM) on the relaxation induced by electrical field stimulation (o . l-'"20Hz. 0.5ms) in a cir
cular muscle strip of the isolated rabbit proxima]
stomach. Results were shown as mean±S.E.
from 4 to 24 experiments and expressed as per
centage of relaxation induced by 20 Hz in the ab
sence of CTX. EBTX, apamin or glibenclamide.
*P<0.05. significantly different from control values. Student's t test for unpaired observation.
Other experimental conditions were the same as those described in Fig. 1.
였을 때유외성있는 영향이없었다
(Fig. 4
및5).
고 찰
channel
차 단 제 가 여러 가지 조직에서 신경자국에 의한
noradrenaline
의 유 리 를 증 가 한 다 고 하였 으 몌2
16,24)
〶신 경근 접합부에서acetylcholine
의 유 리를 중 가 한 다 고 하 였 다 . ^ ^ ^ ^ 이 와 같 이K" chan
nel
차단제에 의하여 신 경 전 달 물 질 외 유 러 가 증가되 는 것은 신경말단의membrane potassium conduc- tance
를 억 제 함 으 로 써 ^ ^ 접 합 전 신경막의 활동전위(action potential)
의 지 속 시 간(duration)
이 증가되 에8 25,3
0-32)
신경말단의 전 위 차 외존성calcium
유입(potential dependent influx)
이 증가되기 때Fig. 4 —
Typical tracing showing the effect of (a) the non-selective blocker of K"*" channels. 4-am- inopyridine (4-AP) and (b) the blocker of large conductance Ca
요'^-activated channels, char- ybdotoxin (CTX) on the relaxation to nitric ox
ide (NO) in a circular muscle strip of the iso
lated rabbit proximal stomach. NO (1 — 30 M-M) was added at dot. 4-AP(30 ^iM) and CTXXlOO nM) were added at arrow. Similar results were obtained at least 4 other experiments. Tracing- breaks represent periods of tissue equilibration.
문 이 라 고 한 다
.
이와 같 은 신경전달물질외 유러에 대한K
수channel
의 접합전 조 절 작 용 은 아드레날린 효능신 경 이 나 콜린 효능 신경에 한정되지 않고 비-아드레
날린 비-콜린성
(NANC)
신 경 전 달 에 도 영향을 미친 다고 하 였 으 며*®"^*
최 근 에 는 선택적인K ' channel
차 단 제 가 속속 개발됨으로써1C channel
이 신경전 달조절에 중 요 한 역할을 한다는 것이 더욱 명확헤지고
있 다 〶 최 근
Qg M an
등 ^•은 개의 회장 결 장 접 합 부 에서 버선택적인K" channel
차단제인4-AP
및TEA
과large conductance Ca
오'*-activated
channel
외 선택적 차단제인 ■이전기자극으로 일으킨
NO
효능성NANC
이완반응을 증 가한다는것을 보고 개외 회장 결 장접합부에서 접합전
K"
channel
이NANC
신 경 으 로 부터NO
유 리 를 조절한 다고 추 정 하 였 다.
본 연구에서는 옴식물을 먹을 때가장 현저한수용성
이완반응을 하는 위 근위부외
NANC
이완반응에 대하여
1C channel
의 영향을 검토하기 위하여 토끼 위 근 위부외NANC
이완반응에 대한1C channel
차단제의 영향을 검 토 하 였 다.
그 결과 버선택적인K"* channel
차단제인4-AP (3-30
나M )
와TEA (100-1000
나M)
는
NANC
이완반응을 농도 외존적으로 비숫하게 중가하였으 나
(Fig. 1
및2), large conductance
C a^ *-ac~tivated K" channel
차단제인CTX
및IBTX
끼, small conductance Ca
요"
는-activated KT" channel
차■
단제인apamin**
해과ATP-sensitive JC channel
롱 은 주 • 박 미 선 • 박 상 일 • 김명우• 최 수 경 • 홍승철20 00 80 60 40 20
0 0 0 0 0 0 2
0
B
64 - 2
uo!lDXOI®ij
N O ( / i M ) N O ( / i M )
S '
120
I 10 0 80 60
3 10 30
N O ( / x M )
N O ( m M ) n o 0 :i M ) N O ( / i M )
Fig. 5 — Concentration-response curve showing the effect of (a) 4-aminopyridine (4-AP : • . 30 M). (b) tetraethy
lammonium (TEA : • , 1000 (xM), (c) charybdotoxin (CTX : • , 100 n M ), (d) iberiotoxin (IBTX '■ • , 100 n M ), (e) apamin ( • , 2 M-M) and (f) glibenclamide ( • , 3 nM) on the relaxation in response to nitric oxide (NO '■ o , 1—30 nM) in a circular muscle strip of the isolated rabbit proximal stomach. Results were shown as mean S.
E. from 4 to 11 experiments and expressed as percentage of relaxation induced by 30 |xM of NO in the ab
sence of 4-AP, TEA, CTX, IBTX. apamin or glibenclamide. *P<0.05, significantly different from control values, Student's t test for paired observation.
차단제인 glibenclamide'**' 걸®와 같은 보다 선택적인 K" channel 차단제에 의하여 영향이 없었고 (Fig. 3), 외부에서 투여한 NO 에 의한 이완반응은 전기자국으로
일으킨 NANC 이완반응과 비슷한 농도의존성 이완반
옹을 일으켰으며 (Fig. 4), 이 NO 의 이완 반응은 본 실 험 에 사용한 모든
1C channel 차단제에 의 하여 영 향이 없었다 (Fig. 4 및 5). 따라서 위 근위부에서 4-AP 와
TEA 에 의한 NANC 이완반응의 증가작용은 접합전
channel 에 대한 작용이 라 사료되 나
,이 작용에 관 여하는 K" channel 의 특이적인 형태는 본 실험의 결과 로서는 확인할 수 없었다
.위장 평활근에도 접합후
PTchannel (postjunctional channel)
°1있다는 것
이 알려져 있으나 위 근위부의 NANC 이완반응에
는 관여하지 않으리라 사료된다
.전기자극으로 일으킨 NANC 이완반응에 대한 4-AP 와 TEA 의 상승효과 (potentiation effects) 는 저번도 (l~5Hz) 의 자극에 서 각각 더 현저하였다 (Fig. 1 및 2). 즉 1. 2.5 및 5 Hz 의 저빈도의 전기자국으로 일으킨 NANC 이완반응
은 3(HiM 의 4-AP 에 의하여 약 7.3 배
,2.3 배 및 1.6 배 로 각각 증가되었으며
,1000 |iM 의 TEA 에 의하여 약
6 .2배
,2.3 배 및
1.6배로 각각 증가되어 비슷한 효력 (efficacy) 을 나타내었으나 4-AP 가 TEA 보다 약 33 배 더 큰 효과를 나타내었다
.이 때 저번도의 자국에서 상 승효과가 더 큰 것은 고번도의 전기자국에서는 이들 IT channel 차단제의 효과를 압도하는 더 많은 iC efflux 를 일으키기 때문이라 사료되며
,이는 IC ef- flux 와 IC channel 차단제간의 상경적 성질 (competitive nature) 의 특징을 나타내고 있다
.이와 같이 저번도의 전기자국에서 보다 큰 효과틀 나타내는 것은 다른 동물조직에서도 나타낸 바 있다
.*^*^ ■인
*이상의 결과를 종합하면
,토끼 위 근위부에서 버선텍 적인 IT channel 차단제인 4-AP 와 TEA 가 외부에서 투여 한 NO 외 접 합후 이완반응에는 영 향이 없고
.전기
자극으로 일으킨 NANC 이완반응을 증가함으로
NANC 신경으로부터 외 NO 유리에 접합전 K* chan- nel 의 조절작용이 추정된다
.앞으로 선택적인
1C
위 근위부의 NANC 이완반응의 K* Channel에 의한 접합전 조절작용 403
20 00
80 60
+0 20 20
00
80 60 40
20
0
0
0
0
0
0 2
0
6
6
4
2
S
col;DXDI3y
404 홍 은 주 • 박 미 선 • 박상일• 김명우• 최수경• 홍승철
ch a n n e l 차단제 가 더 많이 개 발되 어 위 의 N A N C 이 완 반응외 점합전 조절작용에 관여 하 는 K " c h a n n e l의 특 이적 ty p e 이 밝 혀지기틀 기 대 한 다 .
결 론
토끼 위 근위부 윤상근외 비-아드레날린 비-콜린성 (N A N C ) 이완반응에 대한 p o ta ssiu m ch a n n e l 차단 제외 영향을 연구하여 다 옴과 같은 걸과를 얻 었 다 .
1. 비선텍 적언 I C c h a n n e l 차단제 인 4-aminopy- rid ine (3"징 O liM )과 te tra e th y la m m o n iu m (100~
1000 나M ) 은 전기자극으로 일으킨 N A N C 이완반응을 농 도 외 존 적 으 로 중 가 하 였 으 며 . 톡히 저빈도의 전기자 극으로 일으킨 N A N C 이완반응을 더 현저하게 증가하 였 다 .
2. L arge conductance C a 오'느-activated c h a n nel 차단제인 charybdotoxin 및 iberiotoxin. sm all conductance C a 오"는-activated K사 ch a n n e l 차단제인 a p a m in 과 ATP-sensitive K"" ch a n n e l 차단제 인 gli- be n c la m id e 는 전기 자 극 으 로 일으킨 N A N C 이완반응 에 유외성 있는 영향이 없 었 다 .
3. 외부에서 투 여 한 n itric oxide 는 전 기자극으로 일으킨 N A N C 이 완반응과 비슷한 농도의 존성 이완 반응을 일 으 켰 다 .
4. 본 실험에 사 용 한 모든 IT c h a n n e l 차단 제 는 ni- tric oxide 로 일으킨 농도의존성 이완반응에 유의성 있 는 영향이 없 었 다 . 이상외 결과로써 토끼 위 근위부의 전기자 국 으 로 일으킨 N A N C 이완반옹은 접합전 1C c h a n n e l외 억제에 외해 증 가 되 므 로 위 근위부의 N A N C 신경으로부터 의 N O 유러에 접합전 1C chan- n e l의 조절역할이 추 정 된 다 .
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