Carbon monoxide가 토끼 음경 해면체 평활근 이완에 미치는 효과

Abstract

[한글]

음경해면체 평활근의 이완은 음경발기를 일으키는 주된 현상으로 이 기전에는 아드레날린성, 콜린성 및 비아드레날린성비콜린성 신경전달물질이 관여하는 것으로 알려져 있다. 특히 비아드레날린성비콜린성 신경의 역할이 음경발기에 중요한 것으로 인식되고 있으며 가능성 있는 여러 신경전달물질 중 nitric oxide(NO)가 가장 유력한 물질로 인정되고 있다. Carbon monoxide(CO)는 hemoglobin이 heme와 biliverdin으로 대사되는 과정에 생성되고, 최근 뇌조직 및 신체의 여러 조직에 널리 분포되어 있으며, 비아드레날린성비콜린성 신경작용에 관여하는 것으로 추정되고 있으나, 아직까지 음경해면체에 대한 작용은 알려지지 않았다.

본 실험에서는 CO가 토끼 음경 해면체 평활근 이완에 미치는 효과를 알아보기 위해 NO 및 CO의 효과를 기존의 아드레날린성과 콜린성 신경의 효과와 비교하였고, 특히 CO의 기전을 이미 알려진 NO의 기전과 비교하여 보았다. 실험동물은 체중 3.0 - 3.5kg의 숫토끼를 사용하였고 음경해면체 절편을 만들어 37℃의 Tyrode용액 10m1가 들어있는 이중벽 organ bath에 현수하였으며 95% 산소 및 5% 이산화탄소의 혼합가스를 공급하였다. 약물을 투여하여 나타나는 절편의 수축곡선의 변동을 기록, 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. NO 공여제인 sodium nitroprusside(SNP) 및 CO는 토끼 음경해면체 평활근 절편을 용량의존적으로 이완시켰으며, EC^^50은 SNP가 2.luM이었고 CO가 53uM로 SNP의 토끼 음경해면체 평활근 이완작용이 약 25배 강하였다.

2. NO 및 CO가 아드레날린성 작용에 미치는 효과를 관찰하고자 SNP 및 CO로 전처치한 후 phenylephrine(PHE)으로 토끼 음경해면체 평활근 절편을 수축시켰을 경우 SNP 및 CO의 전처치는 수축에 영향을 미치지 못하였다.

3. SNP 및 CO에 의한 이완효과는 콜린성 봉쇄제인 atropine에 의해 영향을 받지 않았다.

4. SNP에 의한 이완효과는 NO 제거제인 pyrogallol, soluble guanylate cyclase 억제제인 1H-[1,2,4]oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin -1-one(ODQ) 및 methy-lene blue에 의해 억제되었다.

5. CO에 의한 이완효과는 ODQ 및 methylene blue에 의해 의미있게 억제되었다.

6. Acetylcholine에 의한 이완표과는 L-nitroarginine methyl ester(NAME) 및 탈내피화에 의해 억제되었으나 zinc protoporphyrin(ZnPP)에 의해서는 억제되지 않았다.

7. CO 생성 효소인 heme oxidase(HO)에 대한 면역조직화학적 염색상 음경해면체 조직내 혈관주위 신경섬유에서 HO의 분포가 확인되었다.

이상에서 NO는 토끼의 음경해면체 평활근에서 이완작용을 나타냈으며, EC^^50로 비교하여 보았을 때 CO도 효과는 상대적으로 약하지만 NO와 유사한 용량의존적 음경해면체 이완효과를 나타냈다. CO의 이완효과는 내피상피와 soluble guanylate cyclase에 의해 매개되는 cyclic GMP를 통하여 나타난다.

[영문]

The relaxation of corpus cavernosal smooth muscle is a key event in penile erection, and adrenergic, cholinergic and non-adrenergic, non-cholinergic(NANC) mechanism are involved. Especially the NANC system is important in the erectile responses. Among the various molecules of NANC neurotransmission, nitric oxide(NO) has merged as a strong candidate for NANC neurotransmitter in penile erection. Carbon monoxide(CO) is produced during the degradation of hemoglobin to heme(ironprotoporphyrin) and biliverdin, and present in various tissues including brain. CO is believed to activate soluble guanylate cyclase to exert its action on the smooth muscles.

In this study, the effects CO and its relationships to adrenergic or cholinergic mechanisms were observed using the isolated rabbit corpus cavemosal strips, and the effects of CO and NO were further investigated.

Using fully grown male adult New Zealand rabbits(weighing 3.0 - 3.5kg), the corpus cavernosal strip was carefully prepared from rabbit penis and was suspended in an 10 ml organ bath containing Tyrode solution which as maintained at 37℃ . Tyrode solution was aerated with 95% oxygen and 5% carbon dioxide. One end of the

cavernosal strip was fixed to the bottom of the bath and the other end to the force displacement transducer. When a stable tension level of the strip had been attained, drugs were added to the organ bath and the change of motility of the strip was recorded on a computerized polygraph (Biopac system, USA).

The results obtained were as follows;

1. Sodium nitroprusside(SNP), the NO donor, and CO caused a dose-dependent relaxation of the cavernosal strip of the rabbit penis.

2. Pretreatment of SNP and CO had no effect on contraction induced by adrenergic drugs.

3. The relaxing effects of SNP and CO was not affected by anticholinergic agent, atropine.

4. The relaxation effects of SNP were inhibited by NO scavenger pyrogallol, inhibitor of soluble guanylate cyclase 1H-[1,2,4]oxadiazolo[4,3-a] quinoxalin-1-one(ODQ) and methylene blue.

5. The relaxation effects of CO were significantly inhibited by ODQ and methylene blue.

6. The relaxation effects by acetylcholine were inhibited by NO synthase inhibitor L-nitroarginine methyl ester(NAME) and deendothelialization, but not affected by zinc protoporphyrin(ZnPP), the heme oxidase inhibitor.

6. On the immunostaining of heme oxidase(HO) in corpus cavernosal smooth muscle strip, the positive staining for HO was observed in the perivascular nerve fibers.

From the above results, the relaxation effect of NO was confirmed, and CO exerts an endothelium dependent relaxing effect on the cavernosal strip of the rabbit penis similar to NO. This action is seem to be mediated by soluble guanylate cyclase, and the actions of CO is also mediated by similar guanylate cyclase system.