Η δράση της ινσουλίνης στη σύσπαση των λείων μυϊκών ινών των αεραγωγών: ο ρόλος του επιθηλίου

Abstract

Insulin is the principal hormone controlling blood glucose. Apart from the above well-known insulin’s actions many recent studies have shown that insulin inhibits agonist-induced contraction of vascular smooth muscle. Since many studies concerning lung as an alternative route for insulin administration in patients with diabetes mellitus have been made, it has been necessary to see what insulin action on airways smooth muscles is.In this project, insulin’s action on trachea’s smooth muscle contraction evoked from a solution containing either 80mM KCl or 10-5M Ach was studied in vitro.Portions of tracheas were obtained from rabbits that have been previously anaesthetized with Pentothal. Muscle strip (2-3mm width) taken from the trachea was put in a bathing chamber that was continuously perfused with Krebs solution, which was gassed with 95%O2 and 5% CO2. One edge of the strip was fixed while the other was connected to a transducer and an oscillograph recorded the muscle contraction. First it was studied the effect of insulin (10-9-10-5 M) on contraction induced by 80mM KCl. Then it was studied the effect of insulin (10-10 -10-5 M) on contractions induced by 10-5 M Ach before and after epithelium removal and finally in the presence of 10-4M Nω –nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), a nitric oxide synthase (NOS) inhibitor. Insulin evoked a concentration-dependent inhibition of tracheal smooth muscle contraction, induced by 80mM KCl, which was higher when 10-5M Ach was used as a precontracted agent. The additional use of insulin (10-5M) for KCl contraction induced a relaxation of 8.3% of the initial contraction whereas for 10-5M Ach contraction insulin induced a relaxation of 18.5% of the initial contraction. After epithelium removal, insulin (10-8,10-7M) evoked statistically significant increase (p<0.05) in the contractions induced by 10-5M Ach compared to the contraction induced by 10-5M Ach and insulin in the presence of epithelium. This increase was higher when 10-4M L-NAME was added to the bath and statistically significant for insulin concentrations of 10-10M, 10-6M (p<0.05), 10-8M and 10-7M (p=0.01). It is seemed that insulin inhibits tracheal smooth muscle contraction by acting on epithelium and releasing NO which causes smooth muscle relaxation and by stimulating Na+, K+ - ATPase which leads to hyperpolarization of the cell membrane thereby decreasing Ca2+ influx via VDCs.

Η ινσουλίνη είναι η κύρια ορμόνη που ρυθμίζει τη γλυκόζη του αίματος. Εκτός όμως από τις γνωστές δράσεις της, σε πάρα πολλές μελέτες που έγιναν κυρίως σε αγγεία, η ινσουλίνη έχει βρεθεί ότι αναστέλλει τη σύσπαση των λείων μυϊκών ινών που προκαλεί κάποιος αγωνιστής. Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι το αναπνευστικό σύστημα αποτελεί εναλλακτική οδό χορήγησης της ινσουλίνης σε ασθενείς με σακχαρώδη διαβήτη, είναι αναγκαίο να μελετηθεί η δράση της ινσουλίνης στους λείους μύες των αεραγωγών. Η δράση της ινσουλίνης μελετήθηκε in vitro στη σύσπαση λείων μυϊκών ινών τραχείας κουνελιού, που προκλήθηκε από διάλυμα 80mM KCl ή Ach 10-5. Χρησιμοποιήθηκαν τμήματα τραχείας που ελήφθησαν από νεαρά κουνέλια μετά από τη χορήγηση αναισθητικού (πεντοθάλη). Στη διάρκεια του πειράματος, το τμήμα της τραχείας παρέμενε βυθισμένο σε ειδικό λουτρό και σε συνεχή διαβροχή με διάλυμα Krebs (KS) στο οποίο διοχετεύονταν συνεχώς αέριο σύνθεσης: 95% O2 και 5% CO2. Η μία άκρη του τμήματος ακινητοποιήθηκε και το άλλο συνδέθηκε με έναν μηχανομετατροπέα. Η σύσπαση καταγράφονταν σε ένα καταγραφικό τύπου Harvard. Αρχικά μελετήθηκε η δράση της ινσουλίνης (10-9-10-5 M) στη σύσπαση που είχε προκληθεί από το χλωριούχο κάλιο. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η δράση της ινσουλίνης (10-10-10-5 M) στη σύσπαση που είχε προκληθεί από την ακετυλοχολίνη, πριν και μετά την μηχανική αφαίρεση του επιθηλίου. Τέλος, μελετήθηκε η δράση της ινσουλίνης στη σύσπαση που είχε προκληθεί από την ακετυλοχολίνη, παρουσία Νω –nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), ενός αναστολέα της συνθάσης του μονοξειδίου του αζώτου (NOS). Η ινσουλίνη προκάλεσε ελάττωση της σύσπασης που προκλήθηκε από το χλωριούχο κάλιο, η οποία ήταν μεγαλύτερη όταν χρησιμοποιήθηκε ακετυλοχολίνη σαν συσπαστικός παράγοντας. Η χορήγηση ινσουλίνης 10-5 Μ προκάλεσε χάλαση κατά 8,3% της αρχικής σύσπασης στην περίπτωση του KCl, ενώ στην περίπτωση της Ach η χάλαση που προκάλεσε ήταν 18,5%. Μετά την αφαίρεση του επιθηλίου η ινσουλίνη (10-8 ,10-7 Μ) προκάλεσε στατιστικώς σημαντική αύξηση (Ρ<0,05) στη σύσπαση που είχε προκληθεί από την Ach σε σύγκριση με την περίπτωση που το επιθήλιο ήταν ακέραιο. Η αύξηση αυτή ήταν μεγαλύτερη όταν τα πειράματα έγιναν παρουσία L-NAME και στατιστικώς σημαντική για τις συγκεντρώσεις 10-10 ,10-6 Μ (Ρ<0,05) 10-8 και10-7 Μ (Ρ<0,01).Η ινσουλίνη φαίνεται ότι αναστέλλει τη σύσπαση των λείων μυϊκών ινών της τραχείας δρώντας στο επιθήλιο και απελευθερώνοντας ΝΟ το οποίο τελικά προκαλεί χάλαση, καθώς και ενεργοποιώντας την Na+ /K+ATPαση με αποτέλεσμα την υπερπόλωση της κυτταρικής μεμβράνης και αναστολή της εισόδου Ca2+ μέσω των τασεοεξαρτώμενων διαύλων ασβεστίου (VDCs).