Παράγοντες που επηρεάζουν την απελευθέρωση του μονοξειδίου του αζώτου (NO) στους αεραγωγούς

Abstract

Objective: During lung ventilation, length of airways smooth muscle (ASM) as well as the load that exert to them is altered. These changes of ASMs length, constitute signals which could modulate airway responsiveness. Despite the above mechanisms concerned ASM, the epithelium could also play an important modulatory role. Aim of this study was to research whether these load fluctuations of ASM could modulate nitric oxide synthase (NOS) activity and nitric oxide (NO) production. Methods: Resting tension (RT) effect (0.5 g or 2.5 g) on NO production, the involvement of neuronal nitric oxide synthase (nNOS), of inducible nitric oxide synthase (iNOS), of epithelial nitric oxide synthase (eNOS) as well as the way of enzyme activity alteration was studied, on contraction experiments on tracheal rings of rabbits. Results: The alteration of resting tension (RT) from 0.5 g to 2.5 g increased significantly airway smooth muscle contractions induced by acetylcholine (ACh), in rabbit trachea. The decrease in extracellular calcium concentration or the presence of the voltage-dependent channel antagonist verapamil had no effect on contractions induced by ACh at 2.5 RT. The alteration of extracellular calcium concentration had no effect on passive tension. The presence of non-selective NOS inhibitor, Nω-nitro-L-arginine methylester (L-NAME) increases ACh-induced contractions at 2.5 g RT while had no effect at 0.5 g RT. At 2.5 g RT, specific inhibitors of inducible and neuronal NOS, S-methylsothiourea (SMT) and 7-Nitroindazole (7-NI) had no effect on contractions induced by ACh. At 2.5 g RT, the presence of relative NOS inhibitor L-N5-(1-Iminoethyl)ornithine hydrochloride (L-NIO), increases significantly ACh induced contractions. At 0.5 g RT, no inhibitor of nitric oxide synthase (NOS) had any effect on ACh-induced contractions. At low extracellular calcium concentration (0.2 mM) and at 2.5 g RT, the presence of non-selective NOS inhibitor, Nω- nitro-L-arginine methylester (L-NAME) had no effect on contractions induced by ACh. At normal extracellular calcium concentration (2 mM) and at 2.5 g RT the presence of both, non-selective NOS inhibitor, Nω-nitro-L-arginine methylester (L-NAME) and voltage-dependent channel antagonist verapamil had no effect on contractions induced by ACh. At normal extracellular calcium concentration (2 mM) and at 2.5 g RT the presence of the tyrosine kinase inhibitors, erbstatin A or genistein, as well as the presence of precursor of NO L-arginine had no effect on ACh-induced contractions. Conclusions: Results of this study suggest that, RT affects NO release on rabbit trachea by modulating the activity of eNOS. eNOS activity is modulated in a calcium-dependent way and it is independent of tyrosine phosphorylation or increased extracellular L-arginine uptake by epithelial cells.

Σκοπός: Κατά τη διάρκεια της εισπνοής-εκπνοής μεταβάλλεται τόσο το μήκος των λείων μυϊκών ινών (ΛΜΙ) των αεραγωγών, όσο και το φορτίο που ασκείται σ’ αυτές. Οι μεταβολές του μήκους των ΛΜΙ αποτελούν σήματα που μπορούν να ρυθμίσουν την ανταποκρισιμότητα των αεραγωγών. Εκτός από τους μηχανισμούς που αφορούν τις ΛΜΙ αυτές κάθε αυτές, το επιθήλιο φαίνεται να αποτελεί και αυτό σημαντικό ρυθμιστικό παράγοντα. Σκοπός της μελέτης αυτής ήταν να διερευνήσει με ποιο μηχανισμό οι μεταβολές του φορτίου που ασκείται στους αεραγωγούς μπορούν να μεταβάλλουν την δραστικότητα της συνθετάσης του ΝΟ (NOS) και την παραγωγή του ΝΟ από τους αεραγωγούς. Μέθοδος: Σε πειράματα συστολών, σε ημικρίκια τραχείας κουνελιού, μελετήθηκαν η επίδραση της τάσης ηρεμίας (0.5 ή 2.5 γραμμαρίων) στην παραγωγή του ΝΟ, η εμπλοκή της νευρωνικής (nNOS), της επαγώγιμης (iNOS) και της επιθηλιακής (eNOS) συνθετάσης του ΝΟ, καθώς και ο τρόπος μεταβολής της δραστηριότητας του ενζύμου. Αποτελέσματα: Η μεταβολή της τάσης ηρεμίας από 0.5 g σε 2.5 g αυξάνει σημαντικά τη σύσπαση των λείων μυϊκών ινών (ΛΜΙ) τραχείας κουνελιών η οποία επάγεται από την ακετυλοχολίνη (ACh). Η μείωση της εξωκυττάριας συγκέντρωσης ιόντων ασβεστίου ή η παρουσία του ανταγωνιστή των τασεοεξαρτώμενων διαύλων ασβεστίου βεραπαμίλης, ελαττώνει τη σύσπαση η οποία επάγεται από την ACh, υπό τάση ηρεμίας 2.5 g. Η μεταβολή της εξωκυττάριας συγκέντρωσης ασβεστίου δεν μεταβάλλει την παθητική τάση. Η προσθήκη του μη ειδικού ανταγωνιστή της συνθετάσης του ΝΟ, Nω-nitro-L-arginine methylester (L-NAME), αυξάνει τη σύσπαση των ΛΜΙ η οποία επάγεται από την ACh, υπό τάση ηρεμίας 2.5 g, ενώ υπό τάση ηρεμίας 0.5 g δεν έχει κανένα αποτέλεσμα. Υπό τάση ηρεμίας 2.5 g, η προσθήκη του ειδικού ανταγωνιστή της επαγώγιμης μορφής της συνθετάσης του ΝΟ, S-methylsothiourea (SMT) καθώς και του ειδικού ανταγωνιστή της νευρωνικής μορφής της συνθετάσης του ΝΟ, 7-Nitroindazole (7-ΝΙ), δεν μεταβάλλουν τη σύσπαση των ΛΜΙ η οποία επάγεται από την ACh. Υπό τάση ηρεμίας 2.5 g η παρουσία του σχετικού αναστολέα της συνθετάσης του ΝΟ, L-N5-(1-Iminoethyl)ornithine hydrochloride (L-NIO), αυξάνει σημαντικά την σύσπαση των ΛΜΙ η οποία επάγεται από την ACh. Υπό τάση ηρεμίας 0.5 g κανένας αναστολέας καμιάς συνθάσης του ΝΟ δεν μεταβάλλει τη σύσπαση των ΛΜΙ η οποία επάγεται από την ACh. Σε χαμηλή συγκέντρωση εξωκυττάριου ασβεστίου (0.2 mM) και υπό τάση ηρεμίας 2.5 g η παρουσία L-NAME στο υγρό διαπότισης δεν μεταβάλλει τη σύσπαση των ΛΜΙ η οποία επάγεται από την ACh. Σε φυσιολογική συγκέντρωση εξωκυττάριου ασβεστίου (2 mM) και υπό τάση ηρεμίας 2.5 g η σύγχρονη παρουσία του ανταγωνιστή των τασεοεξαρτώμενων διαύλων ασβεστίου, βεραπαμίλης και του L-NAME στο υγρό διαπότισης δεν μεταβάλλει τη σύσπαση των ΛΜΙ η οποία επάγεται από την ACh. Σε φυσιολογική συγκέντρωση εξωκυττάριου ασβεστίου (2 mM) και υπό τάση ηρεμίας 2.5 g η παρουσία των αναστολέων φωσφορυλίωσης erbstatin A ή genistein καθώς και της πρόδρομης ουσίας του ΝΟ L-αργινίνης δεν μεταβάλλουν τη σύσπαση των ΛΜΙ η οποία επάγεται από την ACh. Συμπεράσματα: Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης δείχνουν ότι η τάση ηρεμίας επηρεάζει την απελευθέρωση του ΝΟ στην τραχεία του κουνελιού επηρεάζοντας κυρίως την δραστικότητα της επιθηλιακής συνθετάσης του ΝΟ. Η δραστικότητα της επιθηλιακής συνθετάσης του ΝΟ μεταβάλλεται με ασβεστιο-εξαρτώμενο τρόπο και όχι μέσω φωσφορυλίωσης της τυροσίνης ή μέσω αυξημένης πρόσληψης L-αργινίνης από τα επιθηλιακά κύτταρα.