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        褪黑素對胃腸運動的影響*

        2011-08-02 07:39:02陳春球丁衛(wèi)星李永渝
        中國病理生理雜志 2011年11期
        關(guān)鍵詞:玻璃珠拮抗劑結(jié)腸

        陳春球, 丁衛(wèi)星, 李永渝

        (1同濟大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院胃腸外科,上海 200072;2同濟大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理生理教研室,上海 200092)

        褪黑素(melatonin)最先被發(fā)現(xiàn)是在松果體中合成并周期性分泌的,它作為內(nèi)分泌激素之一調(diào)控機體的生物節(jié)律,主要參與對清醒和睡眠周期的調(diào)控。后來發(fā)現(xiàn)褪黑素亦參與了機體進食和消化功能的調(diào)節(jié)[1]。1995年在腸道中發(fā)現(xiàn)合成褪黑素的酶,認為褪黑素可在松果體外的腸道合成[2]。褪黑素在腸道內(nèi)有旁分泌作用且具有連續(xù)性或周期性分泌。褪黑素對腸道功能的影響已有多方面的研究,但對于腸道動力調(diào)控及其機制并不明確。本研究通過檢測不同濃度褪黑素對于結(jié)腸和全胃腸道運輸能力的影響,以及褪黑素拮抗劑應(yīng)用后的作用變化,初步探討褪黑素對胃腸動力作用特點。

        材料和方法

        1 材料與試劑

        雄性C57BL小鼠,體重20~25 g,由同濟大學(xué)醫(yī)學(xué)院動物實驗室提供。褪黑素和luzindole購自Tocris。常規(guī)溶劑 DMSO和伊文斯藍購自 Sigma-Aldrich。褪黑素和luzindole的溶劑和空白對照試劑均用3%DMSO。5% 伊文斯藍+5% 阿拉伯樹膠配成伊文斯藍溶液。

        2 結(jié)腸玻璃珠推排實驗

        用C57BL小鼠60只,禁食不禁水12 h,隨機均分成5組,即對照組、不同劑量褪黑素組(1 mg/kg、5 mg/kg、50 mg/kg和75 mg/kg組),異氟醚吸入麻醉下腹腔注射對照溶劑(3%DMSO)或不同劑量褪黑素,分別在注射15 min和45 min后,取每組鼠6只,用特制的硅膠棒,將預(yù)熱(37℃)的玻璃珠1粒(直徑2 mm)推入遠端結(jié)腸20 mm,然后將小鼠單獨置于干凈籠中,記錄玻璃珠排出時間。玻璃珠排出時間越短,說明藥物對結(jié)腸運動的促進越強,反之則抑制結(jié)腸運動。如果超過30 min玻璃珠未能排出,斷頭處死小鼠并確定玻璃珠的位置和明確原因。

        另用2組小鼠(6只/組)在注射大劑量褪黑素(75 mg/kg)或溶劑前15 min,腹腔內(nèi)注射褪黑素拮抗劑luzindole(5 mg/kg),在注射褪黑素15 min后同上處理,觀測結(jié)腸玻璃珠的排推情況。另取2組小鼠為對照組,包括空白對照組和注射luzindole+溶劑對照組(6只/組),后者主要用于觀測褪黑素拮抗劑luzindole本身對結(jié)腸運動的可能影響。

        3 全胃腸道運輸實驗

        取C57BL小鼠30只,同上空腹處理后隨機均分成5 組,腹腔內(nèi)注射 1 mg/kg、5 mg/kg、25 mg/kg 和75 mg/kg褪黑素或?qū)φ杖軇?5 min后,每只鼠灌胃1.5 mL預(yù)溫(37℃)的伊文斯藍試劑。將小鼠放回原各自籠中。記錄從灌胃結(jié)束到第1顆藍色糞粒排出的時間,作為全胃腸道運輸時間。

        4 統(tǒng)計學(xué)處理

        結(jié) 果

        1 腹腔內(nèi)注射褪黑素15 min后結(jié)腸玻璃珠排推時間變化

        在結(jié)腸玻璃珠排推實驗中,腹腔內(nèi)注射不同濃度褪黑素15 min后,褪黑素濃度為1 mg/kg時,結(jié)腸排出玻璃珠的時間縮短,與注射溶劑的對照組比較存在顯著差異(P<0.01);在濃度為5 mg/kg和50 mg/kg時,玻璃珠排出時間與對照組比較無顯著差異;在褪黑素濃度為75 mg/kg時,結(jié)腸排出玻璃珠的時間延長,與對照組比較存在顯著差異(P<0.01)。結(jié)果表明用藥15 min后,玻璃珠排出時間總的趨勢是隨著褪黑素濃度的增加,結(jié)腸動力由加快轉(zhuǎn)為降低,見圖1。

        2 腹腔內(nèi)注射褪黑素45 min后結(jié)腸玻璃珠排推時間變化

        在腹腔內(nèi)注射不同濃度褪黑素后45 min,結(jié)腸排推玻璃珠實驗結(jié)果與用藥15 min的有所不同:褪黑素濃度為5 mg/kg時,結(jié)腸排推時間縮短(P<0.01);在1 mg/kg和50 mg/kg劑量時,與對照組比較并無顯著差異;在75 mg/kg時,結(jié)果同上,玻璃珠排出時間延長,與對照組比較差異顯著(P<0.01),見圖2。

        3 褪黑素拮抗劑在結(jié)腸玻璃珠排推實驗中的作用

        用褪黑素拮抗劑luzindole 5 mg/kg單獨腹腔內(nèi)注射,該藥本身對結(jié)腸玻璃珠排出時間沒有明顯影響;但與褪黑素合用,能一定程度拮抗大劑量褪黑素(75 mg/kg)對結(jié)腸運動的抑制,玻璃珠排出時間明顯縮短(P<0.01),見圖3。

        4 褪黑素對全胃腸道運輸時間的作用

        在全胃腸道運動實驗中,腹腔內(nèi)注射褪黑素1 mg/kg和5 mg/kg后全腸道運動加快,排出伊文斯藍糞粒出現(xiàn)早,與溶劑對照組比較差異顯著(均P<0.01)。但當腹腔內(nèi)注射大劑量褪黑素(75 mg/kg)時,腸道運動減慢,排出伊文斯藍糞粒的時間明顯延長(P <0.01),見圖4。

        Figure 1.Changes of the expulsive time of colon beads after intraperitoneal injection of different concentrations of melatonin in mice at 15 min..n=6.**P<0.01 vs control.圖1 腹腔內(nèi)注射不同劑量褪黑素15 min后結(jié)腸玻璃珠排推時間的變化

        Figure 2.Changes of the expulsive time of colon beads after intraperitoneal injection of different concentrations of melatonin in mice at 45 min..n=6.*P<0.05,**P <0.01 vs control.圖2 腹腔內(nèi)注射不同劑量褪黑素45 min后結(jié)腸玻璃珠排出時間的變化

        討 論

        褪黑素(化學(xué)名為 N-acetyl-5-methoxytryptamine)被發(fā)現(xiàn)于1917年,后來在人類、動物、植物和微生物中被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。1974年褪黑素被發(fā)現(xiàn)存在于腸道的闌尾組織中。褪黑素是一種脂溶性物質(zhì),能快速通過各種生物膜,參與許多調(diào)節(jié)過程,如生物節(jié)律、腸道反射、抗炎、新陳代謝和生殖等。另外,褪黑素可能作為不同臟器之間信息交流的介質(zhì)[3]。Bubenik等[4]最先報道褪黑素存在于腸道黏膜中,分別被免疫組化和放射免疫學(xué)方法所證實。在哺乳動物腸道,褪黑素的分布不一致,在結(jié)腸、直腸中含量最高,空腸和回腸最低。褪黑素為腸道中的嗜鉻細胞合成,并且褪黑素的分布量與腸道內(nèi)的嗜鉻細胞分布密度相一致[5]。部分腸道,特別是低位腸道內(nèi)褪黑素是由血液循環(huán)中的褪黑素積聚而來,表現(xiàn)為松果體源性褪黑素的儲存容器。但腸道內(nèi)褪黑素的濃度具有獨立性,因為在切除松果體的大鼠其腸道內(nèi)褪黑素的濃度并未受影響,在任何時間腸道內(nèi)褪黑素濃度至少比血中濃度高400倍,且腸道內(nèi)濃度與年齡有關(guān)[6]。限制飲食能增加小鼠腸道和大腦中的褪黑素濃度。這些發(fā)現(xiàn)表明褪黑素可能參與調(diào)節(jié)消化和進食的功能。

        Figure 3.Changes of the expulsive time of colon beads after intraperitoneal injection of melatonin(75 mg/kg)and melatonin antagonist luzindole(5 mg/kg)in mice at 15 min..n=6.**P<0.01 vs control;##P<0.01 vs luzindole+melatonin.圖3 腹腔內(nèi)注射褪黑素拮抗劑luzindole對大劑量褪黑素(75 mg/kg)延長結(jié)腸玻璃珠排出時間的影響

        Figure 4.Changes of the gastrointestinal transit time after intraperitoneal injection of different concentrations of melatonin in mice(Evans blue test)..n=6.**P<0.01 vs control.圖4 腹腔內(nèi)注射不同劑量褪黑素后全胃腸道運輸時間的變化

        褪黑素受體存在于小腸和結(jié)腸中,褪黑素通過膜上特異受體激活生理功能。褪黑素受體包括MT1、MT2 和 MT3[7]。MT1 和 MT2 均為 G 蛋白偶聯(lián)受體家族,具有7次跨膜結(jié)構(gòu),但它們的膜內(nèi)通路完全不同[8]。Luzindole可拮抗 MT1和 MT2,MT2還有特異性拮抗劑4-P-PDOT,目前尚無單獨的MT1拮抗劑。MT1 mRNA表達在十二指腸和低位的空回腸最高,并且表達沒有周期節(jié)律性。在短期禁食后,大鼠小腸和結(jié)腸表皮下層MT1受體表達量增加,但長期禁食其表達量又會恢復(fù)正常。通過免疫化學(xué)方法發(fā)現(xiàn),在大鼠MT2表達在腸道的黏膜肌層以及環(huán)形和縱行肌層中,提示 MT2參與調(diào)節(jié)腸道的動力[9]。MT3受體是一種酶,為醌還原酶2(quinone reductase 2,QR2),能被哌唑嗪所拮抗,可能參與抗氧化的作用。

        有研究報道,褪黑素可能參與調(diào)節(jié)腸道動力,腸道免疫,腸道分泌等[10],但具體的作用機理并不明確。對腸道動力方面的研究發(fā)現(xiàn),褪黑素能很快滲透通過黏膜層和黏膜下層,作用于黏膜肌層或腸道神經(jīng)叢。褪黑素通過激活褪黑素受體調(diào)節(jié)腸道動力,在這過程中MT2受體最有可能參與[11]。有動物實驗研究表明,褪黑素依賴于濃度的變化,興奮或抑制腸道的動力。在予以小劑量褪黑素后,能加快大鼠腸道動力,縮短運輸時間,但在大劑量時減慢腸道動力,并且這些作用均能為MT1和MT2受體阻滯劑luzindole阻斷[12]。這與我們對小鼠的研究結(jié)果相一致:小劑量給予褪黑素,小鼠結(jié)腸的運動加快,排出玻璃珠的時間明顯縮短,而用大劑量則減慢結(jié)腸運動,排出玻璃珠的時間明顯延長。在對小鼠全胃腸運動實驗中也得到相似結(jié)果。并且應(yīng)用luzindole后能阻斷大劑量褪黑素對結(jié)腸動力的抑制。

        對褪黑素影響或調(diào)節(jié)胃腸運動的機制目前不清楚。體外研究發(fā)現(xiàn),褪黑素能減少大鼠小腸和結(jié)腸的自發(fā)性收縮力,但腸道收縮頻率并不改變。內(nèi)、外源性褪黑素能抑制進食前后腸道運動的不規(guī)則波,認為可能與褪黑素作用于腸道神經(jīng)元有關(guān)[13]。近來的研究認為,褪黑素可能作用于腸道5-HT(5-h(huán)ydroxytryptamine)受體,抑制5-HT轉(zhuǎn)送蛋白的活性,抑制腸上皮細胞對5-HT的再攝取[14]。有研究發(fā)現(xiàn),外源性褪黑素能減輕大鼠腸炎的腹瀉癥狀,但參與的機制并未能闡明[15]。本研究初步看到低濃度褪黑素促進小鼠胃腸運動、高濃度褪黑素則抑制其運動。然而,其中的機制是什么?這些作用是否有MT1和MT2的同時參與?它們?nèi)绾握{(diào)控胃腸道動力?這些問題有待下一步研究。

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