氟烷导入方式对冠状动脉小血管直径影响的机制
作者：周希平 G.J. Crystal
单位：周希平 苏州医学院生理学教研室，苏州,215007;G.J. Crystal 美国依利诺州立大学生理学教研室
关键词：冠状动脉循环；氟烷；快速导入；慢速导入
苏州医学院学报ACTA ACADEMIAE MEDICINAE SUZHOU1999年 第19卷 第8期 Vol 摘要 应用微血管口径测量技术观察猪冠状动脉细小分支血管直径的变化。分离17只猪心冠状动脉左前降支区域内的动脉小分支，平均内径为163±40 μm，血管放在含有Krub缓冲液的灌流室中，每根血管均接受氟烷快速导入(即灌流液已预先用2%麻醉气体进行了完全的平衡)和慢速导入(灌流液中的麻醉气体浓度从0%开始每次增加0.5%，直至2%)，Cromakalim和硝普钠作为对照。血管影像由光密度控制系统决定其直径。结果表明，慢速导入时，氟烷、Cromakalim和硝普钠均使冠脉小血管的直径呈浓度依赖性的增加，快速导入时，氟烷增加冠脉小血管直径的作用大于相同浓度时的慢速导入，而Cromakalim和硝普钠则未见差异。提示，血管内皮细胞对氟烷的扩血管作用产生了适应，这种适应不是由于KATP通道的调控不全或血管平滑肌的反应性改变所引起。
, 百拇医药
中图法分类 R331.3
Vasomotor Effects of Halothane in Isolated Porcine Coronary Arterioles: Abrupt vs. Gradual Administration
Zhou Xiping,G.J.Crystal
Department of Physiology, Suzhou Medical College, Suzhou, 215007
Abstract Objective Previous in vivo studies showed that the increases in coronary blood flow caused by halothane were blunted when it was administered gradually, this study is to compare the effects of halothane when given abruptly versus gradually to isolated resistant vessels from porcine hearts. Method 17 Medium porcine coronary arterioles (internal diameter 163±40μm) were placed in a chamber supplied with Kreb's buffer, pressurized (40 mmHg), and preconstricted with acetylcholine (10-8～10-6 mol/L). Halothane was added to buffer according to an abrupt and gradual protocol. In abrupt protocol, the vessel was abruptly exposed to buffer previously equilibrated with 2.0% halothane. In gradual protocol, the vessel was exposed to buffer in which halothane concentration was increased gradually to 2.0% over 40 min. The findings during halothane were compared to those during cromakalim and sodium nitroprusside. Result In gradual protocol, halothane, cromakalim and sodium nitroprusside caused dose-dependent increase in vascular diameter. In abrupt protocol, halothane (2.0%) caused more increase than gradual administration, cromakalim (10-5 mol/L) and sodium nitroprusside ( 10-5 mol/L) caused same increase as gradual administration. Conclusion Halothane causes dilation of porcine coronary arterioles and exhibit time-dependent adaptation to the vasorelaxing effects, it is not due to downregulation of the KATP channels or to a non-specific decrease in responsiveness of vascular smooth muscle.
, 百拇医药
Key words coronary microcirculation; halothane
活体实验[1]发现，在冠状动脉中局部导入氟烷可引起冠脉血流量的增加，但随着时间的增加，这种作用会逐渐减小，提示冠脉阻力血管对氟烷的冠脉舒张作用产生了适应，其机制尚不清楚。本研究使用微血管口径测量技术，考察氟烷对冠状动脉细小分支的直接作用，评价这种作用是否受氟烷输入速率的影响。此外，已有实验[2]表明，氟烷增加冠脉流量与KATP通道有关。为了评价这种作用是否是由于KATP通道的调控不全或血管平滑肌的反应性改变所引起，本文使用了KATP通道的特异性开放剂cromakalim和非特异性血管扩张剂硝普钠(sodium nitroprusside)与氟烷的扩血管作用对照。结果报道于下。
1 材料与方法
, 百拇医药
17只猪心在屠宰场获得后，立即放入Krub缓冲液(NaCl99.5, KC1 4.7, KH2PO4 1.2, MgSO4 1.2, NaHCO3 25.0, NaPyruvate 4.9, NaFumarate 5.4, CaCl2 1.1, and glucose 11.5mmol/L)。在显微镜下，沿着冠状动脉左前降支寻找，分离冠状动脉的细小分支，平均内径163±40μm，长1～2mm。血管放在含有Krub缓冲液的灌流室中(容积约20ml)，血管两端分别插入约50～80μm的微玻璃管，一侧的微玻璃管连接压力伺服系统，定位在40mmHg，另一侧被封死，以保证血管内的“零流量”状态。含有冠状动脉小分支的灌流室安放在反相显微镜的支架上(见图1)，显微镜与一架摄像机相连，获得的血管影象由光密度控制系统决定其直径。Krub缓冲液经由两个对称的回路供应至灌流室：回路A供应不含有氟烷的Krub缓冲液，回路B通过蒸发器供应含氟烷的Krub缓冲液，两个回路均通过含有95%O2和5% CO2的氧合器，维持缓冲液PO2 595±27mmHg，PCO2 39±2mmHg，pH 7.38±0.03,T 38℃。在两个回路中，缓冲液的流动都是单方向的，即循环一次即被排出，以避免血管可能释放的活性物质蓄积[3]。
, 百拇医药
小血管在灌流室中至少稳定20min后，乙酰胆碱(10-8～10-6 mol/L)被加至缓冲液以提供血管的基础张力(与乙酰胆碱对大多生物体血管的作用相反，乙酰胆碱对猪冠状血管的作用是收缩)，通常可使血管收缩至它的静息直径的60%～70%[4]。在整个实验期间，一直维持乙酰胆碱的供给。采用氯化钾评价血管的功能完整性，只有在氯化钾作用下至少收缩15%的血管才被列入统计。
1.1 氟烷组(n=9)：每套血管均接受两种方式氟烷的导入，这两种方式的先后次序是随机的。快速导入时，系统先处于不含有氟烷的回路A 30min，测量其直径作为基值直径，在此期间，让回路B中的Krub缓冲液反复通过挥发罐(设定浓度为2.0%)，以保证在供应血管前已取得完全的平衡。然后系统从回路A切换至回路B，让含有已达到完全平衡的缓冲液作用于血管，待血管直径的变化稳定后10min，记录其直径值。系统再切换至回路A，让血管休息20min，此间同时让回路B中的缓冲液至少通过挥发罐3次(设定浓度为0%)，以除去缓冲液中残留的氟烷。系统再次切换至回路B，这时氟烷浓度为0%，其血管直径作为氟烷慢速导入前的基值直径，然后挥发罐的设定浓度从0开始每次增加0.5%，直至2%，即0.5%，1%，1.5%和2%4个浓度，每个浓度上维持10min，并记录其直径值。
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图1 测量离体冠状动脉细小分支直径的系统装置(回路A供应不含麻醉气体的Krub缓冲液；回路B通过挥发罐供应含有麻醉气体的Krub缓冲液)
1.2 对照组(n=8)：与上述方法类似，分别给予Cromakalim(快速导入：10-5mol/L；慢速导入：10-6，3×10-6， 10-5mol/L)和硝普钠(快速导入：10-5mol/L；慢速导入：10-6，3×10-6，10-5mol/L)，观察其扩血管作用。每次测量直径时，都同时采集灌流室中的缓冲液标本，用Yamamula等建立的气相色谱技术测定麻醉剂的浓度[5]。
1.3 统计方法：所有数据均以x±s表示，血管直径由直径改变的百分比表示：(测量直径-基值直径)×100%/基值直径。使用方差分析(SPSS 8.0 软件包)进行统计处理，α为0.05。
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2 结果
在慢速导入时，氟烷、Cromakalim和硝普钠均使冠脉小血管的直径呈浓度依赖性增加(图2)；在快速导入时，氟烷(2.0%)增加冠脉小血管直径的作用大于相同浓度时的慢速导入，而Cromakalim(10-5mol/L)和硝普钠(10-5mol/L)则引起同样程度的增加。
灌流室中氟烷的测定浓度与挥发罐中的设定浓度之间呈现直接的、方向一致的变化(r=0.99,P<0.01)(见附表)。在以2%浓度作快速导入或慢速导入时，灌流室中麻醉气体的测定浓度未见区别(P>0.05)，表明尽管快速导入比慢速导入增加血管直径更大，但并非灌流室中气体浓度的差异引起。
附表 灌流室内氟烷的测量浓度与挥发罐的设定浓度的比较(
±s) 挥发罐的设定
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浓度(%)
氟烷测量浓度
(mg/100ml)
(mol/L)
慢速导入
0.5
8.2±0.2
0.42±0.01
1.0
16.0±1.8
0.81±0.09
1.5
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21.5±1.9
1.09±0.10
2.0
28.1±2.1
1.42±0.11
快速导入
2.0
31.7±2.1
1.61±0.11
图2 在不同的导入方式下，氟烷、Cromakalim和硝普钠对冠状动脉细小分支直径的影响(与基值比较，* P<0.05;与慢速导入2.0%比较，P<0.05)
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3 讨论
本文结果表明，氟烷使冠脉小血管呈浓度依赖性舒张；相同浓度时，快速导入氟烷的冠脉舒张作用大于慢速导入，而Cromakalim和硝普钠则引起同样程度的舒张。
慢速导入时，冠脉小血管对氟烷的扩血管作用产生了适应，即血管的舒张程度不仅依赖于氟烷的浓度，也依赖于氟烷浓度增加的速率。近年来已发现氟烷的扩血管作用部分是通过KATP通道的活化来达到的，血管平滑肌上KATP通道的开放，可以引起细胞的超级化，从而阻碍了肌肉收缩所必需的Ca2+内流，引起血管舒张。但作为KATP通道特异性开放剂的Cromakalim，在两种输入方式下，均引起血管直径同样程度的增加，表明KATP通道的开放并不受药物输入方式的影响，提示对氟烷扩血管作用的适应并不是由于KATP通道的调控不全所引起。同理，作为非特异性血管扩张剂的硝普钠，其血管扩张作用也与药物输入方式无关，提示血管对氟烷的适应也不来源于血管平滑肌反应性的改变。
, 百拇医药
本实验中，氟烷的传输系统是有效的，在两种导入方式下灌流室中麻醉气体的浓度和作用时间均相同。此外，血管的适应现象也不可能是由于对氟烷的快速耐受，因为一些血管先后接受两次2%氟烷的快速导入，第2次血管直径增加程度并没有减少，且在实验设计中，两种给药方式的先后次序是随机的。
与异氟醚相比[3]，氟烷的血管直径增加作用较小，与Zhang等[6]的结果一致。但是Bollen等[7]发现氟烷的扩血管作用大于异氟醚，原因可能与他们使用较大的血管(1000μm)有关，因小血管对挥发性麻醉气更敏感[8]；也可能与血管标本的制备方法和测量方法不同有关。
参考文献
1 Czinn EA, et al. Time course of coronary vasodilation by volatile anesthetics in dogs. Anesthesiology, 1994，81∶A779
, 百拇医药
2 Crystal GJ, et al. Role of ATP-sensitive potassium channels in coronary vasodilation by halothane, isoflurane, and enflurane. Anesthesiology, 1997，86∶448
3 Zhou X, et al. Isoflurane-induced dilation of porcine coronary arterioles is mediated by ATP-sensitive potassium channels. Anesthesiology， 1998，89∶182
4 Sellke FW, et al. Influence of vessel size on the sensitivity of porcine coronary microvessels to nitroglycerin. Am J Physiol, 1990，258∶H515
, http://www.100md.com
5 Yamamura H H, et al. Gas chromatographic analysis of inhalational anesthetics in whole blood by an equilibration method. Anesthesiology, 1966，27∶311
6 Zhang XP, List WF. Effexts of halothane, isoflurane and sevoflurnae on calcium-related contraction in porcine coronary arteries. Acta Anaesthesiol Scand, 1996，40(7)∶815
7 Bollen A, et al. Thane relaxes previously constricted human epicardial coronary artery segments more than isoflurane. Anesth Analg, 1992,75(1)∶4
8 Bollen BA, et al. Halothane relaxes preconstricted small and medium isolated porcine coronary artery segments more than isoflurane. Anesth Analg, 1992,75(1)∶9
(1999年5月21日收稿), 百拇医药
单位：周希平 苏州医学院生理学教研室，苏州,215007;G.J. Crystal 美国依利诺州立大学生理学教研室
关键词：冠状动脉循环；氟烷；快速导入；慢速导入
苏州医学院学报ACTA ACADEMIAE MEDICINAE SUZHOU1999年 第19卷 第8期 Vol 摘要 应用微血管口径测量技术观察猪冠状动脉细小分支血管直径的变化。分离17只猪心冠状动脉左前降支区域内的动脉小分支，平均内径为163±40 μm，血管放在含有Krub缓冲液的灌流室中，每根血管均接受氟烷快速导入(即灌流液已预先用2%麻醉气体进行了完全的平衡)和慢速导入(灌流液中的麻醉气体浓度从0%开始每次增加0.5%，直至2%)，Cromakalim和硝普钠作为对照。血管影像由光密度控制系统决定其直径。结果表明，慢速导入时，氟烷、Cromakalim和硝普钠均使冠脉小血管的直径呈浓度依赖性的增加，快速导入时，氟烷增加冠脉小血管直径的作用大于相同浓度时的慢速导入，而Cromakalim和硝普钠则未见差异。提示，血管内皮细胞对氟烷的扩血管作用产生了适应，这种适应不是由于KATP通道的调控不全或血管平滑肌的反应性改变所引起。
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中图法分类 R331.3
Vasomotor Effects of Halothane in Isolated Porcine Coronary Arterioles: Abrupt vs. Gradual Administration
Zhou Xiping,G.J.Crystal
Department of Physiology, Suzhou Medical College, Suzhou, 215007
Abstract Objective Previous in vivo studies showed that the increases in coronary blood flow caused by halothane were blunted when it was administered gradually, this study is to compare the effects of halothane when given abruptly versus gradually to isolated resistant vessels from porcine hearts. Method 17 Medium porcine coronary arterioles (internal diameter 163±40μm) were placed in a chamber supplied with Kreb's buffer, pressurized (40 mmHg), and preconstricted with acetylcholine (10-8～10-6 mol/L). Halothane was added to buffer according to an abrupt and gradual protocol. In abrupt protocol, the vessel was abruptly exposed to buffer previously equilibrated with 2.0% halothane. In gradual protocol, the vessel was exposed to buffer in which halothane concentration was increased gradually to 2.0% over 40 min. The findings during halothane were compared to those during cromakalim and sodium nitroprusside. Result In gradual protocol, halothane, cromakalim and sodium nitroprusside caused dose-dependent increase in vascular diameter. In abrupt protocol, halothane (2.0%) caused more increase than gradual administration, cromakalim (10-5 mol/L) and sodium nitroprusside ( 10-5 mol/L) caused same increase as gradual administration. Conclusion Halothane causes dilation of porcine coronary arterioles and exhibit time-dependent adaptation to the vasorelaxing effects, it is not due to downregulation of the KATP channels or to a non-specific decrease in responsiveness of vascular smooth muscle.
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Key words coronary microcirculation; halothane
活体实验[1]发现，在冠状动脉中局部导入氟烷可引起冠脉血流量的增加，但随着时间的增加，这种作用会逐渐减小，提示冠脉阻力血管对氟烷的冠脉舒张作用产生了适应，其机制尚不清楚。本研究使用微血管口径测量技术，考察氟烷对冠状动脉细小分支的直接作用，评价这种作用是否受氟烷输入速率的影响。此外，已有实验[2]表明，氟烷增加冠脉流量与KATP通道有关。为了评价这种作用是否是由于KATP通道的调控不全或血管平滑肌的反应性改变所引起，本文使用了KATP通道的特异性开放剂cromakalim和非特异性血管扩张剂硝普钠(sodium nitroprusside)与氟烷的扩血管作用对照。结果报道于下。
1 材料与方法
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17只猪心在屠宰场获得后，立即放入Krub缓冲液(NaCl99.5, KC1 4.7, KH2PO4 1.2, MgSO4 1.2, NaHCO3 25.0, NaPyruvate 4.9, NaFumarate 5.4, CaCl2 1.1, and glucose 11.5mmol/L)。在显微镜下，沿着冠状动脉左前降支寻找，分离冠状动脉的细小分支，平均内径163±40μm，长1～2mm。血管放在含有Krub缓冲液的灌流室中(容积约20ml)，血管两端分别插入约50～80μm的微玻璃管，一侧的微玻璃管连接压力伺服系统，定位在40mmHg，另一侧被封死，以保证血管内的“零流量”状态。含有冠状动脉小分支的灌流室安放在反相显微镜的支架上(见图1)，显微镜与一架摄像机相连，获得的血管影象由光密度控制系统决定其直径。Krub缓冲液经由两个对称的回路供应至灌流室：回路A供应不含有氟烷的Krub缓冲液，回路B通过蒸发器供应含氟烷的Krub缓冲液，两个回路均通过含有95%O2和5% CO2的氧合器，维持缓冲液PO2 595±27mmHg，PCO2 39±2mmHg，pH 7.38±0.03,T 38℃。在两个回路中，缓冲液的流动都是单方向的，即循环一次即被排出，以避免血管可能释放的活性物质蓄积[3]。
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小血管在灌流室中至少稳定20min后，乙酰胆碱(10-8～10-6 mol/L)被加至缓冲液以提供血管的基础张力(与乙酰胆碱对大多生物体血管的作用相反，乙酰胆碱对猪冠状血管的作用是收缩)，通常可使血管收缩至它的静息直径的60%～70%[4]。在整个实验期间，一直维持乙酰胆碱的供给。采用氯化钾评价血管的功能完整性，只有在氯化钾作用下至少收缩15%的血管才被列入统计。
1.1 氟烷组(n=9)：每套血管均接受两种方式氟烷的导入，这两种方式的先后次序是随机的。快速导入时，系统先处于不含有氟烷的回路A 30min，测量其直径作为基值直径，在此期间，让回路B中的Krub缓冲液反复通过挥发罐(设定浓度为2.0%)，以保证在供应血管前已取得完全的平衡。然后系统从回路A切换至回路B，让含有已达到完全平衡的缓冲液作用于血管，待血管直径的变化稳定后10min，记录其直径值。系统再切换至回路A，让血管休息20min，此间同时让回路B中的缓冲液至少通过挥发罐3次(设定浓度为0%)，以除去缓冲液中残留的氟烷。系统再次切换至回路B，这时氟烷浓度为0%，其血管直径作为氟烷慢速导入前的基值直径，然后挥发罐的设定浓度从0开始每次增加0.5%，直至2%，即0.5%，1%，1.5%和2%4个浓度，每个浓度上维持10min，并记录其直径值。
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图1 测量离体冠状动脉细小分支直径的系统装置(回路A供应不含麻醉气体的Krub缓冲液；回路B通过挥发罐供应含有麻醉气体的Krub缓冲液)
1.2 对照组(n=8)：与上述方法类似，分别给予Cromakalim(快速导入：10-5mol/L；慢速导入：10-6，3×10-6， 10-5mol/L)和硝普钠(快速导入：10-5mol/L；慢速导入：10-6，3×10-6，10-5mol/L)，观察其扩血管作用。每次测量直径时，都同时采集灌流室中的缓冲液标本，用Yamamula等建立的气相色谱技术测定麻醉剂的浓度[5]。
1.3 统计方法：所有数据均以x±s表示，血管直径由直径改变的百分比表示：(测量直径-基值直径)×100%/基值直径。使用方差分析(SPSS 8.0 软件包)进行统计处理，α为0.05。
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2 结果
在慢速导入时，氟烷、Cromakalim和硝普钠均使冠脉小血管的直径呈浓度依赖性增加(图2)；在快速导入时，氟烷(2.0%)增加冠脉小血管直径的作用大于相同浓度时的慢速导入，而Cromakalim(10-5mol/L)和硝普钠(10-5mol/L)则引起同样程度的增加。
灌流室中氟烷的测定浓度与挥发罐中的设定浓度之间呈现直接的、方向一致的变化(r=0.99,P<0.01)(见附表)。在以2%浓度作快速导入或慢速导入时，灌流室中麻醉气体的测定浓度未见区别(P>0.05)，表明尽管快速导入比慢速导入增加血管直径更大，但并非灌流室中气体浓度的差异引起。
附表 灌流室内氟烷的测量浓度与挥发罐的设定浓度的比较(
±s) 挥发罐的设定, http://www.100md.com
浓度(%)
氟烷测量浓度
(mg/100ml)
(mol/L)
慢速导入
0.5
8.2±0.2
0.42±0.01
1.0
16.0±1.8
0.81±0.09
1.5
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21.5±1.9
1.09±0.10
2.0
28.1±2.1
1.42±0.11
快速导入
2.0
31.7±2.1
1.61±0.11
图2 在不同的导入方式下，氟烷、Cromakalim和硝普钠对冠状动脉细小分支直径的影响(与基值比较，* P<0.05;与慢速导入2.0%比较，P<0.05)
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3 讨论
本文结果表明，氟烷使冠脉小血管呈浓度依赖性舒张；相同浓度时，快速导入氟烷的冠脉舒张作用大于慢速导入，而Cromakalim和硝普钠则引起同样程度的舒张。
慢速导入时，冠脉小血管对氟烷的扩血管作用产生了适应，即血管的舒张程度不仅依赖于氟烷的浓度，也依赖于氟烷浓度增加的速率。近年来已发现氟烷的扩血管作用部分是通过KATP通道的活化来达到的，血管平滑肌上KATP通道的开放，可以引起细胞的超级化，从而阻碍了肌肉收缩所必需的Ca2+内流，引起血管舒张。但作为KATP通道特异性开放剂的Cromakalim，在两种输入方式下，均引起血管直径同样程度的增加，表明KATP通道的开放并不受药物输入方式的影响，提示对氟烷扩血管作用的适应并不是由于KATP通道的调控不全所引起。同理，作为非特异性血管扩张剂的硝普钠，其血管扩张作用也与药物输入方式无关，提示血管对氟烷的适应也不来源于血管平滑肌反应性的改变。
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本实验中，氟烷的传输系统是有效的，在两种导入方式下灌流室中麻醉气体的浓度和作用时间均相同。此外，血管的适应现象也不可能是由于对氟烷的快速耐受，因为一些血管先后接受两次2%氟烷的快速导入，第2次血管直径增加程度并没有减少，且在实验设计中，两种给药方式的先后次序是随机的。
与异氟醚相比[3]，氟烷的血管直径增加作用较小，与Zhang等[6]的结果一致。但是Bollen等[7]发现氟烷的扩血管作用大于异氟醚，原因可能与他们使用较大的血管(1000μm)有关，因小血管对挥发性麻醉气更敏感[8]；也可能与血管标本的制备方法和测量方法不同有关。
参考文献
1 Czinn EA, et al. Time course of coronary vasodilation by volatile anesthetics in dogs. Anesthesiology, 1994，81∶A779
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2 Crystal GJ, et al. Role of ATP-sensitive potassium channels in coronary vasodilation by halothane, isoflurane, and enflurane. Anesthesiology, 1997，86∶448
3 Zhou X, et al. Isoflurane-induced dilation of porcine coronary arterioles is mediated by ATP-sensitive potassium channels. Anesthesiology， 1998，89∶182
4 Sellke FW, et al. Influence of vessel size on the sensitivity of porcine coronary microvessels to nitroglycerin. Am J Physiol, 1990，258∶H515
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5 Yamamura H H, et al. Gas chromatographic analysis of inhalational anesthetics in whole blood by an equilibration method. Anesthesiology, 1966，27∶311
6 Zhang XP, List WF. Effexts of halothane, isoflurane and sevoflurnae on calcium-related contraction in porcine coronary arteries. Acta Anaesthesiol Scand, 1996，40(7)∶815
7 Bollen A, et al. Thane relaxes previously constricted human epicardial coronary artery segments more than isoflurane. Anesth Analg, 1992,75(1)∶4
8 Bollen BA, et al. Halothane relaxes preconstricted small and medium isolated porcine coronary artery segments more than isoflurane. Anesth Analg, 1992,75(1)∶9
(1999年5月21日收稿), 百拇医药