장기간 에탄올을 섭취시킨 정상 협압쥐의 적출대동맥 수축도(contractility)에 미치는 마그네슘(Mg^2+)의 영향을 알아보고자 실험하였다. 실험동물로는 Wistar 숫쥐를 대조군과 에탄올 섭취군으로 나누었으며, 에탄올 섭취군은 생후 6주부터 처음 1주일은 5% 에탄올(v/v)용액을 주고, 다음 2주 동안은 10% 에탄올 용액을, 그리고 이후 4주 동안은 20% 에탄올 용액을 자유롭게 마시게 하여 총 7주간 에탄올을 섭취시켰다. 실험 당일 pentobarbital sodium (35㎎/Kg i.p.)으로 마취한 후흉부 대동맥을 적출, 4∼5㎜의 고리를 만들어 등장성 수축(isometric contraction)의 변화를 기록하였다. 안정시의 장력(resting tension)을 1gm부하하고 60∼90분간 조직을 회복시켰다. 이후 5×10 exp (-7)M norepinephrine(NE)으로 수축시킨 후 반응이 평형상태에 도달하면, chamber내 용액을 동일 농도의 NE을 함유한 Mg^2+결핍 용액으로 갈아준 후 Mg^2+ 누적농도가 0.6, 1.2, 2.4, 3.6 그리고 4.8mM이 되도록 MgSo_4용액을 첨가하면서 반응을 기록하였다. 내피세포가 Mg^2+에 대한 평활근 반응에 미치는 영향을 알아보고자, 대동맥 절편을 만들기 전에 대동맥 내강에 면봉을 넣어 내피세포를 손상시켰으며, 또한 Mg^2+에 대한 평활근 반응에 미치는 급성 에탄올의 영향을 알아보고자 25, 100, 및175mM 에탄올 용액을 NE첨가 15분전에 전처치하였다.
장기간 에탄올을 섭취한 군에서 대조군에 비해 NE에 대한 반응성이 유의하게 증가되어 나타났다. Mg^2+농도 변화에 따른 평활근의 반응은, 내피세포가 있는 경우 Mg^2+제거시 수축하였고 Mg^2+을 재첨가함에 따라 용량-의존적으로 이완하였다. 그러나 내피세포가 없는 경우나 내피세포 의존성 이완물질(endothelium-derived relaxing factor : EDRF)의 작용 억제제로 잘 알려져 있는 methylene blue를 전처치한 경우 수축 및 이완 반응이 현저히 둔화되어 나타났다. 또한 Mg^2+ 결핍은 acetylcholine에 의한 내피세포 의존성 이완을 억제하였다. 그리고, 급성 및 장기간의 에탄을 처치는 Mg^2+에 대한 평활근의 수축 및 이완 반응을 억제하였다.
이상의 결과에서 세포외액 Mg^2+의 농도변화가 대동맥 평활근의 수축도에 영향을 미치고, 급성 및 장기간의 에탄올 섭취가 Mg^2+에 대한 평활근 반응을 둔화시키며, Mg^2+이 ACh에 의한 내피세포 의존성 이완에 중요한 cofactor로 작용하며 내피세포 또한 Mg^2+의 이완작용에 관여함을 알 수 있었다.
The effects of magnesium (Mg^2+) on contraction produced by norepinephrine(NE) were studied in isolated thoracic aorta of chronic ethanol-fed rats.
Male Wistar rats were randomly divided into control and ethanol-fed groups. Six-week-old rats received ethanol in their drinking water at a concentration of 5% (v/v) for the first week, 10% for the next two weeks, and 20% for the last four weeks. Under pentobarbital sodium (35 ㎎/Kg i.p.) anesthesia, the thoracic aorta was isolated and cut into rings(4-5 ㎜ long), and isometric force were recorded continuously. After the aortic rings with or without endothelium were precontracted with NE(5×10 exp (-7) M), the bathing medium was replaced with Mg^2+deficient Krebs-Ringer solution containing the same concentration of NE. Mg^2+ was then added in a cumulative dose manner (0.6, 1.2, 2.4, 3.6, and 4.8 mM). To test the effects of acute ethanol on Mg^2+-induced changes in vascular reactivity, various amounts of ethanol(25, 100, and 175 mM) were added 15 minutes before precontraction with NE.
Chronic ingestion of ethanol increased the NE-induced contraction of aortae. With intact endothelium, withdrawal of Mg^2+ from the bathing medium produced a vasoconstriction and readdition of Mg^2+ led to a dose-dependent vasorelaxation. However removal of endothelium or treatment with methylene blue, a known inhibitor of endothelium-derived relaxing factor(EDRF), abolished the relaxation produced by Mg^2+, except at the highest concentration. Mg^2+-deficiency also led to a profound inability of the precontracted tissues to relax when challenged with acetylcholine. Both acute and chronic treatment with ethanol inhibited the vasoconstriction induced by withdrawal of Mg^2+ as well as the vasorelaxation induced by readdition of Mg^2+.
The results obtained in this study show that contractility of rat aortic vascular smooth muscle cells appears to be sensitive to alterations in extracellular Mg^2+, and acute or chronic ethanol treatment attenuates the responses to Mg^2+. Endothelial cells may have a modulatory role on the responses of the vascular tone to Mg^2+ and Mg^2+ is also an important, cofactor for ACh-induced endothelium-dependent relaxation in isolated rat thoracic aortae.
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