烟碱及相关药物对大鼠心率影响的初步研究

摘　要：烟碱受体(nAchRs)是一种由α与β亚基所组成的同源或异源五聚体，已有研究表明心脏内含有nAChRs。为确定何种nAChRs亚基在烟碱(Nicotine)对心脏的影响中起主要调节作用，本试验利用大鼠模型进行药物试验。在给大鼠注射100μmol/L烟碱后，起初引起大鼠短暂的心率降低－7次±2%，随之出现大幅度的心率增加17次±5%，增加的心率在10 min～15min恢复正常。烟碱引起心率的降低作用能被α7亚基特异性阻断剂α­金环蛇毒素(α­BTX,100nmol/L)所抵消；相反，心率的增加现象在α­金环蛇毒素存在时得到延续。选择性β4亚基竞争剂金花雀碱(Cytisine)对大鼠进行注射后，结果与烟碱对大鼠心率作用的结果相似，因此在心脏交感神经末梢可能存在nAChRsβ4亚基。试验结果，显示不同的nAChRs亚基在对烟碱对心脏的作用中起不同的调节作用，更多药理试验结果显示，α7亚基在对烟碱引起心率降低的调节中起主要作用，β4亚基则在心率的增加过程中起主要作用。

关键词：烟碱；烟碱受体；心率；去甲肾上腺素

烟碱能够刺激中枢或外周神经系统的烟碱受体(nicotinic acetylcholinereceptors，nAChRs)[1]，从而影响心脏的自主功能。Lloyd G和WilliamsM已经证实，不同nAChRs亚基及亚基之间的结合，对nAChRs生理功能的调节具有不同的作用。大量试验证明，2个α亚基和3个β亚基结合，组成一个功能性的nAChRs五聚体[2]，但是究竟哪一种亚基参与心血管功能的调节仍不十分清楚。心电生理学和生物药理学[3]已经证实α7nAChRs存在于心脏交感神经末梢[4]，但是否α7亚基是调节心脏受烟碱作用影响的主要因素仍不明确[5]。本试验利用大鼠做试验模型，选用不同的药物与烟碱共同作用，研究烟碱对心率的作用及证实不同nAChRs亚基对烟碱作用于心率的调节，现将研究结果报道如下。

1　材料与方法

1.1　药品

烟碱、金花雀碱、阿托品、六甲铵等药品与化学试剂均购自上海生化公司。

1.2　试验动物

成年大鼠，体重250 g左右，雌雄随机，由吉林大学动物实验中心提供。

1.3　方法

1.3.1　试验模型的建立　大鼠分为6组，每组8只，用戊巴比妥钠(1 mL·kg－1)使其麻醉，背位保定。

1.3.2　心电图的记录　利用GY­6082D智能化多道生理记录仪将心电导联线头端与GY­6082D系统的ch1通道口连接。心电导联的记录电极以肢体导联方式与大鼠连接(四肢内侧近心端，红色接右前肢、黄色接左前肢、黑色右后肢分别通过银针插入皮肤)。通过试验项目菜单进入“全导联心电”试验模块，采集并记录心率。结束时保存记录文件用于分析。仪器控制参数：增益G(2000)、时间常数T(DC)、滤波F(10kHz)，选择50 Hz抑制，扫描速度为100·00 ms·div­1(div为每单元格扫描时间)。

1.4　药物试验

将各组试验大鼠麻醉后固定，描记正常心电图5 min记录心率；1组由腹腔缓缓注射烟碱100 μmol/L，25min后再次注射烟碱(0.32 mL/kg,100 μmol/L)，注射完毕描记心电图80 min记录心率。2组注射金花雀碱(0.15mL/kg，100 μmol/L)，描记心电图20 min记录心率，3组、 4组、5组、6组分别注射α­BTX(0.15mL/kg，100 nmol/L)、阿脱品(Atropine,0.5 mL/kg，0.1μmol/L)、六甲铵(Hexamethonium，0.15 mL/kg，500 μmol/L)、噻吗咯尔(Timolol，0.15mL/kg，10 μmol/L)，5 min后注射烟碱(0.32 mL/kg，100 μmol/L)，描记心电图20min记录心率。每次试验最后注射0.1 μmol/L去甲肾上腺素，以确定大鼠心脏是否仍然能够对β肾上腺素受体的刺激做出反应。

1.5　数据分析

试验结果用X±SD表示，用 Microcal Origin软件拟合线性回归方程，SPASS12.0进行数据分析。

2　结果

2.1　烟碱对大鼠心率的影响

大鼠在注射100μmol/L烟碱后初期引起一个短暂的心率降低(－7次±2%，图1)，紧接着出现一个大幅度的心率增加，增加的心率在注射烟碱5min后达到最大值(17次±5%，P＜0.01，图2)，在注射烟碱25min后心率恢复试验初期水平，第2次注射烟碱引起心率变化情况同第1次注射烟碱引起初期心率变化情况相似(图1)，在注射0.1μmol/L去甲肾上腺素后引起心率增加较正常心率增加约75次/min，比烟碱引起心率增加的作用更明显(图1)。

2.2　不同剂量烟碱对大鼠心率的影响

由剂量­反应曲线可以看出，不同剂量烟碱引起心率降低的作用基本相似，无明显差异，而烟碱引起心率增加的作用则在一定剂量内随着剂量的增加而增强，呈明显的剂量依赖性(图3)。

2.3　金花雀碱对大鼠心率的影响

注射nAChRβ4亚基选择性竞争剂金花雀碱100μmol/L后，结果显示金花雀碱引起心率增加的现象比烟碱引起心率增加的现象更加明显(30次±6%，P<0.01，图4与图2比较)，但不能引起初期心率的降低。

2.4　α­BTX对大鼠心率的影响

在注射α7亚基选择性竞争剂α­BTX 100 nmol/L后，结果显示α­BTX抵消了烟碱引起心率降低的作用(图5)。

2.5　阿托品对大鼠心率的影响

在注射0.1 μmol/LM­受体阻断剂阿托品后，烟碱引起心率降低的作用没有发生，引起心率增加的作用也有一定的降低(图6与图2比较)。

2.6　六甲胺对大鼠心率的影响

注射N­受体颉颃剂六甲胺500 μmol/L后，发现烟碱不能引起心率的增加(图7)，相反心率有一定程度的降低(－2次±1%)。

2.7　噻吗咯尔对大鼠心率的影响

注射β肾上腺素受体颉颃剂噻吗咯尔10μmol/L后，噻吗咯尔阻断了烟碱引起心率增加的作用，而心率降低的作用持续存在(图8)，作用结果与六甲胺相似。

图1　烟碱引起心率变化(1)

Fig.1　Change in heart rate by nicotine(1)

图2　烟碱引起心率变化(2)

Fig.2　Change in heart rate by nicotine(2)

图3　不同剂量烟碱引起心率变化

Fig.3　Change in heart rate by different dose of nicotine

图4　金花雀碱引起心率变化

Fig.4　Change in heart rate by cytisine

图5　α­金环蛇毒素和烟碱引起心率变化

Fig.5　Change in heart rate by a­BTX and nicotine

图6　阿托品和烟碱引起心率变化

Fig.6　Change in heart rate by atropine and nicotine

图7　六甲胺和烟碱引起心率变化

Fig.7　Change in heart rate by hexamethonium and nicotine

图8　噻吗咯尔和烟碱引起心率变化

Fig.8　Change in heart rate by timolol and nicotine

综合上述，根据烟碱引起心率初期的降低作用以及与各种药物作用后的比较，作柱型图9，由烟碱引起心率增加的作用与各种药物作用后的比较作柱型图10。由图9可以看出烟碱引起心率降低的作用可以有效的被α­BTX、阿托品所阻断(P<0.05)，但不能被噻吗咯尔、六甲胺所阻断。这些结果表明nAChRs调节烟碱引起心率降低的作用受α7亚基的调节，α7是调节类胆碱能神经传递的亚基，在nAChRs调节烟碱引起心率降低的作用中α7亚基的调解起主要作用。相反烟碱引起心率增加的作用可以被噻吗咯尔、六甲胺有效阻断(P<0.01)，但阿托品和α­BTX仅能部分的阻断烟碱的这种作用。金花雀碱的作用结果与烟碱作用结果相似，这些试验结果表明nAChRsβ4亚基是调节心血管肾上腺素能神经传递的亚基，nAChRsβ4亚基调节烟碱对心率的增加作用。

图9　烟碱引起心率初期降低的变化

Fig.9　Initial Response of Nicotine­induced decrease of heart rate

图10　烟碱引起心率增加最高时期的变化

Fig.10　Peak of Nicotine­induced increase of heart rate

3　讨论

由烟碱对心率的作用及不同剂量烟碱作用后的结果来分析，烟碱能引起初期的心率降低及紧接着心率增加两个阶段的变化，而引起心率降低的作用比引起心率增加的作用更明显，且烟碱对心率的影响有不同程度的脱敏现象，或有可能受不同nAChRs亚基的调节[6]。用0.1μmol/L去甲肾上腺素继续刺激后从心率的增加程度来看，表明大鼠心脏仍然能够完全对β肾上腺素受体的刺激产生反应。

金花雀碱的作用结果可以确定在nAChRs亚基调节烟碱引起心率增加的作用中受β4亚基的调节。有报导在大鼠心肌细胞神经结内可能有nAChRsα7亚基表达[7]，α­BTX的作用结果可以表明烟碱引起心率降低的作用有可能受nAChRsα7亚基的调节。而阿托品作用后烟碱对心率增加的作用有所降低，表明烟碱引起心率降低的作用有可能是烟碱刺激心脏交感神经末梢释放乙酰胆碱而导致。N受体颉颃剂六甲胺阻断了烟碱引起心率增加的作用，说明烟碱引起心率增加的作用有可能是烟碱刺激心脏交感神经末梢释放去甲肾上腺素而引起。而β肾上腺素受体颉颃剂噻吗咯尔仅阻断了烟碱引起心率增加的作用，烟碱对心率降低的作用持续存在，进一步确定了位于交感神经末梢的nAChRs可能调节烟碱对心率增加的作用[8]，烟碱通过刺激心脏交感神经末梢释放去甲肾上腺素而引起心率增加[9]。

不同的nAChRs亚基可以调节烟碱对心率的作用[10]，FischerH等[11]证实在大鼠心肌细胞内存在特殊的nAChRs，但大鼠心脏内似乎存在两种不同的nAChRs亚基[12]调节烟碱对心率的作用。心内类胆碱能心肌神经细胞的nAChRsα7，在烟碱对初期心率降低作用的调节上起主要作用，而烟碱引起心率增加的作用则受局部交感神经末梢或心内肾上腺素能神经细胞β4nAChRs亚基的调节。