Caffeine이 토끼의 대동맥 평활근에서의 수축에 관여하는 Ca++ Pool 및 Actomyosin ATPase에 미치는 영향

Abstract

[한글]Caffeine은 골격근 및 혈관 평활근에서 세포내 Ca**++ 저장소로부터 Ca**++을 유리시켜 근육의 수축 및 경축을 일으키는 약물로서 세포내 Ca**++ 저장소의 크기 및 기능을 연구하는데 널리 사용되고 있는 약물이다. 그러나 근래에 가토 평활근에서 탈분극 또는 수용체 활성화에 의해 유도된 혈관수축이 caffeine에 의해 이완된다는 것이 보고되었다. 이에 본 실험에서는 가토 흉부 대동맥에서 혈관 내피세포를 제거한 대동맥환 표본을 만들어 caffeine이 세포막을 통한 Ca**++ 이동 및 actomyosin ATPase 활성도에 미치는 영향을 규명하고 아울러 혈관 평활근의 긴장도에 caffeine의 억제성 효과의 기전을 규명하고자 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. Caffeine은 norepinephrine, 고농도의 K**+ 및 histamine으로 유도된 혈관 평활근의 수축을 이완시켰으며, caffeine을 단독 투여시는 혈관 평활근을 일시적으로 수축시킨 후 바로 이완시켰다.

2. Caffeine은 세포외액의 Ca**++ 근원을 차단하였을 경우에도 여전히 혈관 평활근의 일시적인 수축을 유발하였다.

3. Caffeine은 (45)**Ca efflux 를 증가시켰다.

4. 아드레날린성 β-수용체 봉쇄 약물인 propranolol을 전 처치한 혈관 평활근에서 caffeine에 의한 억제성 효과는 여전히 존재하였다.

5. Caffeine은 norepinephrine에 의한 혈관 평활근 막을 통한 Ca**++ 유입을 감소시켰다.

6. Caffeine은 혈관 평활근 및 골격근의 actomyosin ATPase 활성도를 감소시켰다.이상의 결과로 보아 caffeine은 혈관 평활근에서 세포내 Ca**++ 저장소로부터 Ca**++을 유리시켜 일시적인 수축을 일으키나, caffeine이 혈관 평활근막을 통한 Ca**++ 유입 및 수축

기구의 Ca**++ 에 대한 감수성을 감소시켜 여러 가지 혈관 수축제로 유도된 혈관 평활근의 수축을 이완시키는 것으로 생각된다.

[영문]Caffeine has been known to induce the contraction of rabbit aortic ring resulting from Ca**++ release from the intracellular stores. But in contrast, contraction of aortic ring induced by depolarizing agents or agonist was reported to be suppressed by caffeine.

The present study was intended to examine the effect of caffeine on Ca**++ movement across the plasma membrane and actomyosin ATPase activity of vascular smooth muscle to elucidate the modes of action of caffeine on the vascular smooth muscle.

Aortic ring preparations were made from the rabbit thoracic aorta and the endothelial cells were removed from the ring by gentle rubbing. The contractility of the aortic ring was measured under varying conditions, and Ca**++influx across the membranes of the aortic rind was measured with Ca**++sensitive electrode with and without caffeine and the effect of caffeine on actomyosin ATPase activity were measured by modified Hartshrone's method.(45)**Ca wash out curves with and without caffeine were studied by Richard's method.

The results were summarized as follows:

1. Caffeine inhibited the contractility induced by norepinephrine, high K**+ and histamine, but contraction was demonstrable even in the absence of external Ca**++.

2. Caffeine increased (45)**Ca efflux from vascular smooth muscle.

3. In the presence of propranolol, the inhibitory effect of caffeine on epinephrine induced contraction still persisted.

4. Caffeine decreased norepinephrine induced Ca**++ influx through the plasma membranes of aortic ring.

5. Caffeine decreased the actomyosin ATPase activity of vascular smooth muscle.

From the above results, it is suggested that caffeine induces the contraction of vascular smooth muscle by release of Ca**++ from intracellular Ca**++ stare, but inhibits drug-induced contraction by decrease of Ca**++ influx across the plasma

membranes and a decreased Ca" sensitivity of contractile protein in vascular smooth muscle.