依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对大鼠心肌细胞质膜Ca 2+ -ATPase活性的影响
http://www.100md.com
【摘要】 目的 观察不同浓度依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对大鼠心肌细胞质膜Ca 2+ -ATPase活性的影响，探讨几种药物心肌抑制作用的可能机制。方法 参照文献制备大鼠心肌细胞质膜，采用分光光度法观察不同浓度依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对质膜Ca 2+ -ATPase活性的影响。结果 依托咪酯在各个浓度使质膜Ca 2+ -ATPase活性与基础值比较差异无显著性(P>0.05)，丙泊酚对质膜Ca 2+ -ATPase活性的影响呈双相，在低浓度(≤20μmol/L)使酶的活性升高，而≥50μmol/L的丙泊酚使质膜Ca 2+ -ATPase活性下降两者比较差异有显著性(P<0.05)。硫喷妥钠只有在浓度≥100mmol/L时对Ca 2+ -ATPase活性有抑制作用。结论 丙泊酚呈双相地影响心肌质膜Ca 2+ -ATPase的活性，这可能是其抑制心肌舒张功能的原因之一，而依托咪酯和硫喷妥钠在临床使用浓度对Ca 2+ -ATPase的活性无明显影响。
, http://www.100md.com
关键词 依托咪酯 丙泊酚 硫喷妥钠 钙-腺苷三磷酸酶
【文献标识码】 A 【文章编号】 1680-6115(2004)06-0487-03
The effects of etomidate，propofol and thiopental on
Ca 2+ -ATPase activity of myocardial plasma membrane
Zhang Ying，Zhang Xi，Liu Jun，et al.
Department of Anesthesiology and Laboratory of Nephrology， Shanghai First People’s Hospital，Shanghai200080.
, 百拇医药
【Abstract】 Objective To elucidate the effects of etomidate，propofol and thiopental on cardiac function by measuring rat myocardial plasma membrane Ca 2+ -ATPase activity.Methods Effects of etomidate，prpofol and thioptenal on Ca 2+ -ATPase of myocardial plasma membrane was studied.Results Ca 2+ -ATPase activitywas stimˉulated by low concentration propofol(≤20μmol/L)，but was inhibitedby higher concentrations.Only at surpraclinical concentration(≥100mmol/L)，could Ca 2+ -ATPase activity be inhibited by thiopental.Etomidate didnt’t change Ca 2+ -ATPase activity at any concentration.Conclusion Clinic concentration propofol，but not etomidate and thiopental，inhibits rat myocardial plasma membrane Ca 2+ -ATPase activity dose-dependently，which may in part exˉplainits depression on myocardial function.
, http://www.100md.com
Key words etomidate propofol thiopental Ca 2+ -ATPase
循环抑制是麻醉诱导时常见的不良反应，表现为心输出量降低，血压下降。临床上观察到静脉麻醉药依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对循环有不同程度的影响 [1，2] 。以往的研究发现全麻药的心肌抑制作用可能是其影响循环功能稳定的重要原因之一，而其机制与细胞内钙离子的变化密切相关 [3] ，可能包括对Ca 2+ -ATPase的抑制作用，使心肌的顺应性降低，麻醉药对心肌Ca 2+-ATPase活性的直接影响目前未见报道。本研究观察不同浓度的依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对大鼠心肌细胞质膜Ca 2+ -ATPase活性的影响，探讨其心肌抑制作用的可能机制。
1 资料与方法
, 百拇医药 1.1 大鼠心肌细胞质膜的制备 [4] SD大鼠(由复旦大学医学院动物房提供)，体重250～350g，雌雄不拘，戊巴比妥钠40mg/kg腹腔麻醉后，迅速取出心脏置于10mmol/L Tris-HCl(pH7.4)缓冲液中，取心室肌参照文献制备大鼠心肌质膜，步骤简述如下:心室肌置于10mmol/L Tris-HCl+1mmol/L EDTA(pH7.4)溶液中，剪碎并匀浆，滤过后以1000g离心10min，弃上清液，沉淀依次用Tris-HCl(pH7.4)，Tris-HCl(pH8.0)、Tris-HCl(pH7.4)+LiBr、Tris-HCl(pH7.4)+KCl、10mmol/L Tris-HCl(pH7.4)混匀、1000g离心后，最后获得的沉淀悬浮于10倍体积的1mmol/L Tris-HCl(pH7.4)缓冲液中，即为富含心肌质膜的悬液。整个分离过程均在4℃下进行，用Lowry氏法测定心肌质膜悬液的蛋白质含量。
1.2 质膜Ca 2+ -ATPase活性的测定 [5] 在0.2ml上述质膜溶液中加入0.8ml底物缓冲液(Tris-HCl25mmol/L，KCl50mmol/L，MgCl 2 2mmol/L，CaCl 2 1μmol/L)和0.2ml丙泊酚(浓度为10、20、50、100、200、1000μmol/L)，或依托咪酯，硫喷妥钠(浓度为10、20、50、100、200、1000μmol/L，10、100、1000mmol/L)，充分混匀作用10min后，加入ATP(3mmol/L)开始反应，37℃水浴10min，加入0.5ml12%三氯乙酸中止反应。上清液中无机磷的含量用分光光度法于660nm处定量测定。Ca 2+ -ATPase的活性以每小时每毫克蛋白水解ATP所释放的无机磷的μmol数表示(μmols Pi·h -1 ·mg -1 proˉtein)。
, http://www.100md.com
1.3 统计学分析 所有数据以均数±标准差表示，比较采用配对t检验，P<0.05为有统计学意义。
2 结果
本研究方法制备的大鼠心肌细胞质膜Ca 2+ -ATPase活性的基础值为(13.3±2.7)μmols Pi·h -1 ·mg -1 protein。依托咪酯对Ca 2+ -ATPase活性的影响较小，在各个浓度Ca 2+ -ATPase活性与基础值比较差异均无显著性(P>0.05)。丙泊酚对Ca 2+ -ATPase的影响呈双相，在低浓度(≤20μmol/L)使酶的活性升高。20μmol/L的丙泊酚使酶的活性升高达最大，较基础值升高了21.5%(P<0.05)。高浓度的丙泊酚(≥50μmol/L)对酶具有抑制作用，Ca 2+ -ATPase的活性随丙泊酚浓度的升高逐渐下降(r=-0.88，P<0.05)。而硫喷妥钠只有在浓度≥100mmol/L时对Ca 2+ -ATPase活性才有抑制作用(P<0.05)，随硫喷妥钠浓度进一步升高。Ca 2+ -ATPase活性逐渐下降(r=-0.92，P<0.05)。如表1、图1所示。
, http://www.100md.com
表1 不同浓度依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对大鼠心肌细胞质膜Ca 2+ -ATPase活性的影响
注:E:依托咪酯，P:丙泊酚;T:硫喷妥钠
图1 不同浓度依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对大鼠心肌细胞质膜Ca 2+ -ATPase活性的影响
3 讨论
依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠是广泛应用的静脉麻醉诱导药，临床上使用时常出现不同程度的循环抑制作用，以 往的研究表明，静脉麻醉药对心肌收缩和舒张功能的直接抑制是其影响循环功能稳定的重要原因之一。Suzer等 [6] 在离体心脏灌流研究中发现依托咪酯、丙泊酚、硫喷妥钠等麻醉药不仅可使反映心肌收缩功能左室收缩压(LVSP)和左室收缩压最大上升速率(LV+dp/dt max )下降，而且反映心脏舒张功能的左室舒张压最大下降速率(LV-dp/dt max )也有所降低，提示心脏的舒张顺应性下降。心肌的舒张是一个主动的过程，是由质膜或肌浆网上Ca 2+ -ATPase的活动，将细胞内钙离子泵出细胞或转运入肌浆网内贮存，使细胞内游离钙离子浓度迅速下降而触发的。Riou等 [7] 发现丙泊酚不仅抑制大鼠乳头肌的收缩力，而且影响其等长舒张功能，Kanaya等 [8] 用荧光染色的方法测定心肌细胞内钙离子的浓度，发现硫喷妥钠不仅减慢细胞内钙离子浓度升高的速度和幅度，而且钙离子浓度下降也减慢了，这间接说明丙泊酚和硫喷妥钠有可能抑制Ca 2+ -ATPase的活性;但这些静脉麻醉药对Ca 2+ -ATPase活性的直接影响目前尚不清楚。因此，本研究观察了不同浓度依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对心肌质膜Ca 2+ -ATPase的影响，探讨这几种静脉麻醉药心肌抑制作用的可能机制。
, 百拇医药
研究结果显示丙泊酚对Ca 2+ -ATPase活性的影响呈双相，在低浓度(≤20μmol/L)使酶的活性升高，高浓度的丙泊酚(≥50μmol/L)对酶具有抑制作用，且随浓度的升高Ca 2+-ATPase活性逐渐下降，而低浓度硫喷妥钠对Ca 2+ -ATPase活性的影响较小，只有在浓度≥100mmol/L时对Ca 2+ -ATPase活性才有抑制作用，这说明丙泊酚对心肌舒张功能的抑制可能与其影响Ca 2+ -ATPase活性有关。虽然研究结果也提示硫喷妥钠呈浓度依赖性抑制Ca 2+ -ATˉPase活性，但此时硫喷妥钠的浓度远大于离体心脏灌流实验中使LV-dp/dt max 明显下降所需的浓度和临床相关浓度，而依托咪酯在各个浓度对Ca 2+ -ATPase活性的影响均较小，因此这两种静脉麻醉药抑制心肌舒张功能可能是由其他机制介导的。不同静脉麻醉药影响心肌质膜Ca 2+ -ATˉPase活性差别的机制有待于进一步探讨。
, http://www.100md.com
综上所述，丙泊酚呈双相地影响心肌质膜Ca 2+ -ATˉPase的活性，这可能是其抑制心肌舒张功能的原因之一。而依托咪酯和硫喷妥钠在临床使用浓度对Ca 2+ -ATPase的活性无明显影响。
参考文献
1 Larsen R，Rathgeber J，Bagdahu A，et al.Effects of propofol on cardioˉva
scular dynamics and coronary blood flow in geiatric patients，A comˉparison wit
h etomidate.Anesth Analg，1988，43:25.
2 李士通，庄心良，徐国辉，等.心动超声监测比较硫喷妥钠、丙泊酚、依托咪酯乳剂对
, 百拇医药
循环的影响.中华麻醉学杂志，1997，7:613.3 Suko J，Vogel JH，Chidsey CA.Intracellu
ar calcium and myocardial conˉtractility.Cire Res，1970，27:235.
4 McNamara DB，Sulakhe PV，Singh JN，et al.Properties of heart sarˉcolemmal
Na + -K + ATPase.J Biochem，1995，75:795.
5 Frank JJ，Horn JL，Janicki PK，et al.Stable inhibition of brain synaptic p
lasma membrane calcium ATPase in rats anesthetized with halothane.Anesthesiology
, http://www.100md.com
，1995，82:118.
6 Suzer O，Suzer A，Aykac Z，et al.Direct cardiac effects in isolated perˉf
used rat hearts measured at increasing concentrations of morphine，alfentanil，f
entanyl，ketamine，etomidate，thiopentone，midazolam and propofol.Eur J Anaesthe
siol，1998，15:480.7 Riou B，Besse S，Lecarpentier Y，et al.In vitro effects of p
ropofol on rat myocardium.Anesthiology，1992，76:609.
8 Kanaya N，Zakhary DR，Murray PA，et al.Thiopental alters contraction， int
racellular Ca2，and pH in rat ventricular myocytes.Anesthesiology，1998，89:202.
(收稿日期:2004-05-21) (编辑秋 实), 百拇医药
, http://www.100md.com
关键词 依托咪酯 丙泊酚 硫喷妥钠 钙-腺苷三磷酸酶
【文献标识码】 A 【文章编号】 1680-6115(2004)06-0487-03
The effects of etomidate，propofol and thiopental on
Ca 2+ -ATPase activity of myocardial plasma membrane
Zhang Ying，Zhang Xi，Liu Jun，et al.
Department of Anesthesiology and Laboratory of Nephrology， Shanghai First People’s Hospital，Shanghai200080.
, 百拇医药
【Abstract】 Objective To elucidate the effects of etomidate，propofol and thiopental on cardiac function by measuring rat myocardial plasma membrane Ca 2+ -ATPase activity.Methods Effects of etomidate，prpofol and thioptenal on Ca 2+ -ATPase of myocardial plasma membrane was studied.Results Ca 2+ -ATPase activitywas stimˉulated by low concentration propofol(≤20μmol/L)，but was inhibitedby higher concentrations.Only at surpraclinical concentration(≥100mmol/L)，could Ca 2+ -ATPase activity be inhibited by thiopental.Etomidate didnt’t change Ca 2+ -ATPase activity at any concentration.Conclusion Clinic concentration propofol，but not etomidate and thiopental，inhibits rat myocardial plasma membrane Ca 2+ -ATPase activity dose-dependently，which may in part exˉplainits depression on myocardial function.
, http://www.100md.com
Key words etomidate propofol thiopental Ca 2+ -ATPase
循环抑制是麻醉诱导时常见的不良反应，表现为心输出量降低，血压下降。临床上观察到静脉麻醉药依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对循环有不同程度的影响 [1，2] 。以往的研究发现全麻药的心肌抑制作用可能是其影响循环功能稳定的重要原因之一，而其机制与细胞内钙离子的变化密切相关 [3] ，可能包括对Ca 2+ -ATPase的抑制作用，使心肌的顺应性降低，麻醉药对心肌Ca 2+-ATPase活性的直接影响目前未见报道。本研究观察不同浓度的依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对大鼠心肌细胞质膜Ca 2+ -ATPase活性的影响，探讨其心肌抑制作用的可能机制。
1 资料与方法
, 百拇医药 1.1 大鼠心肌细胞质膜的制备 [4] SD大鼠(由复旦大学医学院动物房提供)，体重250～350g，雌雄不拘，戊巴比妥钠40mg/kg腹腔麻醉后，迅速取出心脏置于10mmol/L Tris-HCl(pH7.4)缓冲液中，取心室肌参照文献制备大鼠心肌质膜，步骤简述如下:心室肌置于10mmol/L Tris-HCl+1mmol/L EDTA(pH7.4)溶液中，剪碎并匀浆，滤过后以1000g离心10min，弃上清液，沉淀依次用Tris-HCl(pH7.4)，Tris-HCl(pH8.0)、Tris-HCl(pH7.4)+LiBr、Tris-HCl(pH7.4)+KCl、10mmol/L Tris-HCl(pH7.4)混匀、1000g离心后，最后获得的沉淀悬浮于10倍体积的1mmol/L Tris-HCl(pH7.4)缓冲液中，即为富含心肌质膜的悬液。整个分离过程均在4℃下进行，用Lowry氏法测定心肌质膜悬液的蛋白质含量。
1.2 质膜Ca 2+ -ATPase活性的测定 [5] 在0.2ml上述质膜溶液中加入0.8ml底物缓冲液(Tris-HCl25mmol/L，KCl50mmol/L，MgCl 2 2mmol/L，CaCl 2 1μmol/L)和0.2ml丙泊酚(浓度为10、20、50、100、200、1000μmol/L)，或依托咪酯，硫喷妥钠(浓度为10、20、50、100、200、1000μmol/L，10、100、1000mmol/L)，充分混匀作用10min后，加入ATP(3mmol/L)开始反应，37℃水浴10min，加入0.5ml12%三氯乙酸中止反应。上清液中无机磷的含量用分光光度法于660nm处定量测定。Ca 2+ -ATPase的活性以每小时每毫克蛋白水解ATP所释放的无机磷的μmol数表示(μmols Pi·h -1 ·mg -1 proˉtein)。
, http://www.100md.com
1.3 统计学分析 所有数据以均数±标准差表示，比较采用配对t检验，P<0.05为有统计学意义。
2 结果
本研究方法制备的大鼠心肌细胞质膜Ca 2+ -ATPase活性的基础值为(13.3±2.7)μmols Pi·h -1 ·mg -1 protein。依托咪酯对Ca 2+ -ATPase活性的影响较小，在各个浓度Ca 2+ -ATPase活性与基础值比较差异均无显著性(P>0.05)。丙泊酚对Ca 2+ -ATPase的影响呈双相，在低浓度(≤20μmol/L)使酶的活性升高。20μmol/L的丙泊酚使酶的活性升高达最大，较基础值升高了21.5%(P<0.05)。高浓度的丙泊酚(≥50μmol/L)对酶具有抑制作用，Ca 2+ -ATPase的活性随丙泊酚浓度的升高逐渐下降(r=-0.88，P<0.05)。而硫喷妥钠只有在浓度≥100mmol/L时对Ca 2+ -ATPase活性才有抑制作用(P<0.05)，随硫喷妥钠浓度进一步升高。Ca 2+ -ATPase活性逐渐下降(r=-0.92，P<0.05)。如表1、图1所示。
, http://www.100md.com
表1 不同浓度依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对大鼠心肌细胞质膜Ca 2+ -ATPase活性的影响
注:E:依托咪酯，P:丙泊酚;T:硫喷妥钠
图1 不同浓度依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对大鼠心肌细胞质膜Ca 2+ -ATPase活性的影响
3 讨论
依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠是广泛应用的静脉麻醉诱导药，临床上使用时常出现不同程度的循环抑制作用，以 往的研究表明，静脉麻醉药对心肌收缩和舒张功能的直接抑制是其影响循环功能稳定的重要原因之一。Suzer等 [6] 在离体心脏灌流研究中发现依托咪酯、丙泊酚、硫喷妥钠等麻醉药不仅可使反映心肌收缩功能左室收缩压(LVSP)和左室收缩压最大上升速率(LV+dp/dt max )下降，而且反映心脏舒张功能的左室舒张压最大下降速率(LV-dp/dt max )也有所降低，提示心脏的舒张顺应性下降。心肌的舒张是一个主动的过程，是由质膜或肌浆网上Ca 2+ -ATPase的活动，将细胞内钙离子泵出细胞或转运入肌浆网内贮存，使细胞内游离钙离子浓度迅速下降而触发的。Riou等 [7] 发现丙泊酚不仅抑制大鼠乳头肌的收缩力，而且影响其等长舒张功能，Kanaya等 [8] 用荧光染色的方法测定心肌细胞内钙离子的浓度，发现硫喷妥钠不仅减慢细胞内钙离子浓度升高的速度和幅度，而且钙离子浓度下降也减慢了，这间接说明丙泊酚和硫喷妥钠有可能抑制Ca 2+ -ATPase的活性;但这些静脉麻醉药对Ca 2+ -ATPase活性的直接影响目前尚不清楚。因此，本研究观察了不同浓度依托咪酯、丙泊酚和硫喷妥钠对心肌质膜Ca 2+ -ATPase的影响，探讨这几种静脉麻醉药心肌抑制作用的可能机制。
, 百拇医药
研究结果显示丙泊酚对Ca 2+ -ATPase活性的影响呈双相，在低浓度(≤20μmol/L)使酶的活性升高，高浓度的丙泊酚(≥50μmol/L)对酶具有抑制作用，且随浓度的升高Ca 2+-ATPase活性逐渐下降，而低浓度硫喷妥钠对Ca 2+ -ATPase活性的影响较小，只有在浓度≥100mmol/L时对Ca 2+ -ATPase活性才有抑制作用，这说明丙泊酚对心肌舒张功能的抑制可能与其影响Ca 2+ -ATPase活性有关。虽然研究结果也提示硫喷妥钠呈浓度依赖性抑制Ca 2+ -ATˉPase活性，但此时硫喷妥钠的浓度远大于离体心脏灌流实验中使LV-dp/dt max 明显下降所需的浓度和临床相关浓度，而依托咪酯在各个浓度对Ca 2+ -ATPase活性的影响均较小，因此这两种静脉麻醉药抑制心肌舒张功能可能是由其他机制介导的。不同静脉麻醉药影响心肌质膜Ca 2+ -ATˉPase活性差别的机制有待于进一步探讨。
, http://www.100md.com
综上所述，丙泊酚呈双相地影响心肌质膜Ca 2+ -ATˉPase的活性，这可能是其抑制心肌舒张功能的原因之一。而依托咪酯和硫喷妥钠在临床使用浓度对Ca 2+ -ATPase的活性无明显影响。
参考文献
1 Larsen R，Rathgeber J，Bagdahu A，et al.Effects of propofol on cardioˉva
scular dynamics and coronary blood flow in geiatric patients，A comˉparison wit
h etomidate.Anesth Analg，1988，43:25.
2 李士通，庄心良，徐国辉，等.心动超声监测比较硫喷妥钠、丙泊酚、依托咪酯乳剂对
, 百拇医药
循环的影响.中华麻醉学杂志，1997，7:613.3 Suko J，Vogel JH，Chidsey CA.Intracellu
ar calcium and myocardial conˉtractility.Cire Res，1970，27:235.
4 McNamara DB，Sulakhe PV，Singh JN，et al.Properties of heart sarˉcolemmal
Na + -K + ATPase.J Biochem，1995，75:795.
5 Frank JJ，Horn JL，Janicki PK，et al.Stable inhibition of brain synaptic p
lasma membrane calcium ATPase in rats anesthetized with halothane.Anesthesiology
, http://www.100md.com
，1995，82:118.
6 Suzer O，Suzer A，Aykac Z，et al.Direct cardiac effects in isolated perˉf
used rat hearts measured at increasing concentrations of morphine，alfentanil，f
entanyl，ketamine，etomidate，thiopentone，midazolam and propofol.Eur J Anaesthe
siol，1998，15:480.7 Riou B，Besse S，Lecarpentier Y，et al.In vitro effects of p
ropofol on rat myocardium.Anesthiology，1992，76:609.
8 Kanaya N，Zakhary DR，Murray PA，et al.Thiopental alters contraction， int
racellular Ca2，and pH in rat ventricular myocytes.Anesthesiology，1998，89:202.
(收稿日期:2004-05-21) (编辑秋 实), 百拇医药