Wirkung von hemmenden und erregenden Neurotransmittern

Besonders im Kolon des Pferdes dominierten nerval vermittelte hemmende Einflüsse während der elektrischen Feldstimulation (Abb. 8). Daher wurden die Wirkungen der hemmenden Transmitter Stickoxid (NO), Adenosin 5'-Triphosphat (ATP), Vasoaktives Intestinales Polypeptid (VIP) und Adenylatzyklase Aktivierenden Polypeptid der Hypophyse

(1-27) (PACAP „ Pituitary Adenylat Cyclase Activating Polypeptide“) auf die Motilität des Pferdedarmes untersucht. Als Stickoxid Donor wurde Nitroprussid (SNP) verwendet. Die Wirkungen dieser Transmitter wurden anhand von Veränderungen des Motilitätsindexes und des Muskeltonus beurteilt (Abb. 10 bis Abb. 13). Sensitivitätsunterschiede in der regionen-und Muskelschicht-spezifischen Wirkung der Substanzen Nitroprussid, VIP regionen-und PACAP wurden mit Hilfe von Konzentrations-Wirkungskurven ermittelt (Abb. 14 bis Abb. 16). Dabei wurden die Wirkungen äquimolarer Konzentrationen der verschiedenen Substanzen statistisch verglichen.

Die Wirkungen der verschiedenen Substanzen konnten sowohl unmittelbar nach Applikation als auch in einem Zeitrahmen von bis zu 170 sek eintreten.

Im Kolon führten Nitroprussid (SNP), ATP, VIP und PACAP zu einer dosisabhängigen signifikanten Verringerung des Motilitätsindexes ohne daß der Muskeltonus in VIP und PACAP beeinflußt wurde (Abb. 10 und Abb. 11; Abb. 14-16). ATP führte in allen Geweben zu einer transienten Hemmung, die trotz 4 Minuten andauernder Applikation nur 30 bis 90 sek andauerte (Abb. 10 und Abb. 11). SNP und VIP induzierten eine Hemmung der

Motilität während der gesamten Applikationsdauer von 4 (SNP) bzw. 10 Minuten (VIP). Eine ähnlich lang andauernde Hemmung trat im Kolon-Zirkulärmuskel auch während der

Applikation (3 min Dauer) auf. Der Kolon-Längsmuskel hingegen zeigte während PACAP-Gabe initial eine nur transiente Hemmung und nachfolgend eine Aktivitätssteigerung. Alle Gewebe reagierten auf die Zugabe von Nitroprussid (SNP) signifikant empfindlicher als auf VIP oder PACAP (Abb. 14 bis Abb. 16). Der Kolon-Zirkulärmuskel reagierte auf PACAP empfindlicher als auf VIP (Abb. 15 und Abb. 16). Dabei reagierte der Zirkulärmuskel nach Zugabe von VIP signifikant sensitiver als der Längsmuskel (Abb. 15). Im

Kolon-Längsmuskel waren PACAP und VIP gleich wirksam (Abb.15 und Abb. 16). VIP führte allerdings in einer Konzentration von 10^-10 M im Längsmuskel zu einer signifikanten Erhöhung des Motilitätsindexes. Mit steigenden Konzentrationen setzte aber die hemmende Wirkung von VIP ein (Abb. 15).

Im Zirkulärmuskel des Jejunums führten alle verabreichten Transmitter zu einer deutlichen dosisabhängigen Hemmung. (Abb. 12 und Abb. 14 bis 16). Der Motilitätsindex wurde bei allen zugegebenen Transmittern signifikant verringert (Abb. 12). Nitroprussid und ATP senkten zusätzlich den Muskeltonus (Abb. 12). Auch im Jejunum konnte nach Verabreichung von ATP nur eine transiente Hemmung verzeichnet werden (Abb. 12). Die stärkste Hemmung wurde, wie im Kolon, nach Nitroprussid- (SNP-) Verabreichung beobachtet (Abb. 12 und Abb. 14 bis 16). Es konnte im Zirkulärmuskel kein Unterschied in der Wirkung zwischen VIP und PACAP festgestellt werden. Im Vergleich zum Kolon-Zirkulär- und Längsmuskel

reagierte der Zirkulärmuskel des Jejunums aber auf die Zugabe von VIP signifikant sensitiver (Abb. 15).

Im Längsmuskel des Jejunums erzeugten nur die Substanzen Nitroprussid (SNP) und ATP eine signifikante Abnahme des Motilitätsindexes (Abb. 13-16). Die maximale hemmende Wirkung von Nitroprussid im Längsmuskel war (Verringerung des Motilitätsindexes um 42 %) im Vergleich zum Zirkulärmuskel des Jejunums (Verringerung des Motilitätsindexes um 100 %) signifikant geringer. Des weiteren blieb der Muskeltonus nach Verabreichung von Nitroprussid im Längsmuskel unverändert (Abb. 13). Für die Nitroprussid-Wirkung im Jejunum-Längsmuskel konnte keine Konzentrations-Wirkungskurve erstellt werden, da die Wirkung nur nach einmaliger Gabe einer hohen Dosis beobachtet werden konnte. Es mußten längere Auswaschperioden vorgenommen werden, um die gleiche Wirkung wieder erzeugen zu können. Offensichtlich kommt es bei mehrfacher Nitroprussid-Gabe zur einer

Desensibilisierung; diese tritt allerdings nur im Jejunum-Längsmuskel auf und wurde in den anderen Geweben nicht beobachtet. ATP führte auch hier zunächst unmittelbar nach Zugabe

zu einer transienten Hemmung (Abb. 13). Nachfolgend kam es zu einer Erhöhung des Muskeltonus (Abb. 13). Die hemmende Wirkung war signifikant geringer im Vergleich zu den Geweben von Kolon und Zirkulärmuskel des Jejunums. PACAP führte im Jejunum-Längsmuskel zu einer signifikanten Erhöhung des Muskeltonus um 95 %. Demnach hatte PACAP, anders als in den anderen Geweben, eine motilitätssteigernde Wirkung (Abb. 13).

20s

20mN

Nitroprussid (SNP) [0,1 µM] ATP[500 µM] VIP[0,5 µM] PACAP [0,1 µM]

A Kolon-Zirkulärmuskel

Mo tili täts in de x (

200 150%) 100 *

*** 1.4± 2.4

36.6± 24.0

46.1± 34.555.2± 28.0 50 0 SNPATPVIPPACAP

Musk elo nu s (

200 150 %) 100 50 0 SNPATPVIPPACAP

98.2± 1.3

97.3± 7.2100.5 ± 4.698.8± 2.1 Abbildung 10: Wirkung von Nitroprussid (SNP), ATP, VIP und PACAP auf den Motilitätsindex und den Muskeltonus im Kolon-Zirkulärmuskel.A zeigt die Veränderungen der Motilität unter Einwirkung der verschiedenen Substanzen. Die Pfeile kennzeichnen die Zugabe der Substanzen. Die Substanzen blieben über den hier zu sehenden Zeitraum im Organbad. Nitroprussid, VIP und PACAP führen zu einer langanhaltenden Hemmung der Motilität. ATP hemmt transient die Motilität.B: Die Histogramme zeigen die quantitative Auswertung. Die Kontrolle liegt bei 100 % (gestrichelte Linie) und entspricht einem Meßbereich 5 min vor Zugabe der Substanz. Die Motilität nach Applikation einer Substanz wurde bei langanhaltender Wirkung während der gesamten Einwirkungsdauer von 3 bis 10 min und bei transienter Hemmung im Bereich der stärksten Wirkung der Substanzen bestimmt. Die stärkste Wirkung trat bei transienter Hemmung unmittelbar nach Applikation ein und dauerte zwischen 30 und 90 sek an. SNP, ATP, VIP und PACAP führen zu einer signifikanten Verringerung des Motilitätsindexes. Der Muskeltonus bleibt unbeeinflußt. (*) markiert signifikante Änderungen (p < 0,05).

B (n=3) (n=5) (n=5) (n=12) (n=3) (n=5) (n=5) (n=12)

PACAP [0,1 µM]

Nitroprussid (SNP) [0,1 µM] ATP[500 µM] VIP[0,5 µM] 20s20mN

A Kolon-Längsmuskel

Mo tili täts in de x (

%)

Abbildung 11: Wirkung von Nitroprussid (SNP), ATP, VIP und PACAP auf den Motilitätsindex und den Muskeltonus im Kolon-Längsmuskel.A zeigt die Veränderungen der Motilität unter Einwirkung der verschiedenen Substanzen. Die Pfeile kennzeichnen die Zugabe der Substanzen. Die Substanzen blieben über den hier zu sehenden Zeitraum im Organbad. Nitroprussid und VIP führen zu einer langanhaltenden Hemmung der Motilität. ATP und PACAP führen zu einer initialen transienten Hemmung und nachfolgend zu einer Steigerung der Motilität.B: Die Histogramme zeigen die quantitative Auswertung. Die Kontrolle liegt bei 100 % (gestrichelte Linie) und entspricht einem Meßbereich 5 min vor Zugabe der Substanz. Die Motilität nach Applikation einer Substanz wurde bei langanhaltender Wirkung während der gesamten Einwirkungsdauer von 3 bis 10 min und bei transienter Hemmung im Bereich der stärksten Wirkung der Substanzen bestimmt. Die stärkste Wirkung trat bei transienter Hemmung unmittelbar nach Applikation ein und dauerte zwischen 30 und 90 sek an. SNP, ATP, VIP und PACAP führen zu einer signifikanten Verringerung des Motilitätsindexes. Der Muskeltonus bleibt unbeeinflußt. (*) markiert signifikante Änderungen (p <0,05).

* *

*

* 9.7± 16.87.2± 7.4

26.8± 22.8 53.9± 25.4

200 150 100 50 0 SNPATPVIPPACAP * 97.9± 0.998.5± 1.092.2± 8.9

98.1± 1.6

Mu sk elto nu s (

200 %) 150 100 50 0 ATPVIPPACAPSNP

B (n=3) (n=3) (n=3) (n=8) (n=3) (n=3) (n=3) (n=8)

Abbildung 12: Wirkung von Nitroprussid (SNP), ATP, VIP und PACAP auf den Motilitätsindex und den Muskeltonus im Jejunum-Zirkulärmuskel.A zeigt die Veränderungen der Motilität unter Einwirkung der verschiedenen Substanzen. Die Pfeile kennzeichnen die Zugabe der Substanzen. Die Substanzen blieben über den hier zu sehenden Zeitraum im Organbad. Nitroprussid, VIP und PACAP führen zu einer langanhaltenden Hemmung der Motilität. ATP hemmt hier transient die Motilität.B: Die Histogramme zeigen die quantitative Auswertung. Die Kontrolle liegt bei 100 % (gestrichelte Linie) und entspricht einem Meßbereich 5 min vor Zugabe der Substanz. Die Motilität nach Applikation einer Substanz wurde bei langanhaltender Wirkung während der gesamten Einwirkungsdauer von 3 bis 10 min und bei transienter Hemmung im Bereich der stärksten Wirkung der Substanzen bestimmt. Die stärkste Wirkung trat bei transienter Hemmung unmittelbar nach Applikation ein und dauerte zwischen 30 und 90 sek an. SNP, ATP, VIP und PACAP führen zu einer signifikanten Verringerung des Motilitäts- indexes. Der Muskeltonus bleibt unbeeinflußt. (*) markiert signifikante Änderungen (p < 0,05).

20mN 20s

Nitroprussid (SNP) [5µM] ATP[500 µM] VIP[0,5 µM] PACAP [0,1 µM]

A Jejunum-Zirkulärmuskel 200 150 100 50 0 ATPVIPPACAP

** 84.4± 3.9

91.9± 7.183.7± 10.3 93.5± 10.2

Mu skel to nu s (%

)

SNP

*

* *

* 0.0± 0.0

38.0± 34.0 17.5± 16.1

55.8± 30.9 ATPVIPPACAPSNP

200 150 100 50 0

Mo tili täts in dex (%

)

B (n=3) (n=6) (n=3) (n=7) (n=3) (n=6) (n=3) (n=7)

20s

20mN

Nitroprussid (SNP) [5µM] ATP[500µM] VIP[0,5 µM] PACAP [0,1 µM]

A Jejunum-Längsmuskel Abbildung 13: Wirkung von Nitroprussid (SNP), ATP, VIP und PACAP auf den Motilitätsindex und den Muskeltonus im Jejunum-Längsmuskel.A zeigt die Veränderungen der Motilität unter Einwirkung der verschiedenen Substanzen. Die Pfeile kennzeichnen die Zugabe der Substanzen. Die Substanzen blieben über den hier zu sehenden Zeitraum im Organbad. Nitroprussid führt zu einer langanhaltenden Hemmung der Motilität, ATP nur zu einer transienten Hemmung der Motilität. VIP und PACAP zeigen keine hemmende Wirkung.B: Die Histogramme zeigen die quantitative Auswertung. Die Kontrolle liegt bei 100% (gestrichelte Linie) und entspricht einem Meßbereich 5 min vor Zugabe der Substanz. Die Motilität nach Applikation einer Substanz wurde bei langanhaltender Wirkung während der gesamten Einwirkungsdauer von 3 bis 10 min und bei transienter Hemmung im Bereich der stärksten Wirkung der Substanzen bestimmt. Die stärkste Wirkung trat bei transienter Hemmung unmittelbar nach Applikation ein und dauerte zwischen 30 und 90 sek an. SNP und ATP führen zu einer signifikanten Verringerung des Motilitätsindexes. VIP und PACAP beeinflussen nicht den Motilitätsindex, PACAP führt zu einer signifikanten Erhöhung des Muskeltonus. (*) markiert signifikante Änderungen (p < 0,05).

200 150 100 50 0 ATPVIPPACAP

** 58.4± 6.5

69.9± 5.7 141.9± 42.4115.3± 70.5

Mo tili täts in dex (%

)

SNP * 200 150 100 50 0 ATPVIPPACAP

81.8± 12.7 149.3± 24.0 103.4± 14.9 195.1± 194.8

M usk elto nu s (

%)

SNP

B (n=3) (n=6) (n=3) (n=7) (n=3) (n=6) (n=3) (n=7)

Abbildung 14: Nitroprussid-Konzentrations-Wirkungskurven (Mittelwert± SEM) von Kolon (A, B) und Jejunum (C, D) (Zirkulärmuskel ( ), Längsmuskel ( ) (n = 3 bis 4). (*) markiert signifikante Änderungen (p < 0,05) der Motilitätsparameter nach Nitroprussid-Applikation im Vergleich zur Kontrolle (100 %). Nitroprussid senkt konzentrationsabhängig den Motilitätsindex und den Muskeltonus in Zirkulär- und Längsmuskel des Kolons. Im Zirkulärmuskel des Jejunums wird der Motilitätsindex konzentrationsabhängig signifikant verringert.

[M]

Mo tili täts in de x (

%)

A

120 100 80 60 40 20 0 10-10 10-9 10-8 10-7

Mu sk elto nu s (

%)

B

[M]

100 98 96 94 92 10-10 10-9 10-8 10-7 Mu

sk elto nu s (

%)

D

[M]

100 98 96 94 92 90 88 86 84 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 Mo

tili täts in de x (

%)

C

[M]

100 80 60 40 20 0 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5

*

* *

* * * * ***** * * *

Abbildung 15: VIP-Konzentrations-Wirkungskurven (Mittelwert± SEM) von Kolon (A, B) und Jejunum (C, D) (n = 4 bis 5) (Zirkulärmuskel ( ), Längsmuskel ( ). (*) markiert signifikante Änderungen (p < 0,05) der Motilitätsparameter nach VIP-Applikation im Vergleich zur Kontrolle (100 %). VIP senkt konzentrationsabhängig den Motilitätsindex in Zirkulär- und Längsmuskel des Kolons und im Zirkulärmuskel des Jejunums. VIP induziert zusätzlich im Zirkulärmuskel des Jejunums eine konzentrationsabhängige signifikante Verringerung des Muskeltonus. VIP zeigt keine Wirkung auf den Jejunum-Längsmuskel.

105 100 95 90 85 80 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 Mu

skel to nu s (%

)

B

100 80 60 40 20 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 Mo

tili täts in dex (%

)

C

[M]

Mo tili täts in dex (%

)

A

[M] 120 110 100 90 80 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7

Mu skel to nu s (%

)

D

[M]

200 180 160 140 120 100 80 60 40 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7

* * *

* * * **

Abbildung 16: PACAP-Konzentrations-Wirkungskurven (Mittelwert± SEM) von Kolon (A, B) und Jejunum (C, D) (n = 4 bis 5) (Zirkulärmuskel ( ), Längsmuskel ( ). (*) markiert signifikante Änderungen (p < 0,05) der Motilitätsparameter nach PACAP-Applikation im Vergleich zur Kontrolle (100 %). PACAP senkt konzentrationsabhängig den Motilitätsindex im Zirkulär- und Längsmuskel des Kolons. Der Muskeltonus des Jejunum- Längsmuskels wird konzentrationsabhängig signifikant verringert. PACAP zeigt keine Wirkung im Jejunum-Längsmuskel.

Mo tili täts in de x (

%)

A

[M]

100 80 60 40 10-1110-1010-9 10-8 10-7 Mo

tili täts in de x (

%)

C

[M]

100 90 80 70 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7

Mu sk elto nu s (

%)

B

[M]

110 105 100 95 90 85 80 75 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 Mu

sk elto nu s (

%)

D

[M]

140 130 120 110 100 90 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7

* * *

Neben den EFS-induzierten Hemmungen traten, insbesondere im Jejunum-Längsmuskel, auch nerval vermittelte kontraktile Antworten auf (Abb. 8). Der klassische Transmitter erregender Muskelantworten im Darm ist Azetylcholin, das über eine Aktivierung muskarinerger

Rezeptoren eine Muskelkontraktion auslöst. Carbachol ist ein muskarinerger Agonist, der im Gegensatz zu Azetylcholin nicht durch Cholinesterasen abgebaut wird.

Zur Untersuchung der Wirkung von Carbachol auf die Muskelstreifen wurden 7 Zirkulär- und 10 Längsmuskelpräparate des Kolons sowie 5 Zirkulär- und 9 Längsmuskelpräparate des Jejunums untersucht. Carbachol steigerte dosisabhängig den Muskeltonus und die phasische Motilität in allen Zirkulär- und Längsmuskelstreifen von Kolon und Jejunum. Die Steigerung der phasischen Aktivität zeigte sich in einer Erhöhung der Kontraktionsamplituden und/oder der Kontraktionsfrequenz. Für die Auswertung wurde jedoch nur die Erhöhung des

Muskeltonus herangezogen. Die Werte wurden auf die maximale Wirkung normiert. Es wurden der negativ dekadische Logarithmus der Konzentration der halbmaximalen Wirkung (EC₅₀), der pD₂-Wert, und die Steigung (n) der Konzentrations-Wirkungskurven verglichen (Abb. 17). Der pD₂-Wert war zwischen Zirkulär- und Längsmuskulatur des Kolons nicht signifikant unterschiedlich. Die Steigung war allerdings im Zirkulärmuskel um 88 % größer als in der Längsmuskulatur, wodurch die Kurve der Längsmuskulatur einen flacheren Verlauf aufwies (Abb. 17). Die Konzentrations-Wirkungskurven im Jejunum-Zirkulärmuskel und im Kolon-Zirkulärmuskel waren vergleichbar (Abb. 17). Die Konzentrations-Wirkungskurven waren im Längsmuskel des Kolons und des Jejunums vergleichbar und signifikant flacher als im Zirkulärmuskel (Abb. 17). Zusätzlich kam es zu einer Linksverschiebung der Kurve im Vergleich zum Kolon und zum Jejunum-Zirkulärmuskel, was auf eine höhere Empfindlichkeit des Jejunum-Längsmuskels gegenüber Carbachol hinweist (Abb. 17).

Diese Befunde zeigen, daß Carbachol in allen Präparaten eine Motilitätssteigerung auslöste.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

1e-010 1e-009 1e-008 1e-007 1e-006 1e-005 0.0001 0.001

Zirkulärmuskel n = 1.5 *

pD₂ = 2.8 * 10^-7 M

[Carbachol M]

relativer Muskeltonus

Kolon

Längsmuskel n = 0.8

pD₂ = 1.8 * 10^-7 M

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

1e-010 1e-009 1e-008 1e-007 1e-006 1e-005 0.0001 0.001

relativer Muskeltonus

Längsmuskel n = 0.6

pD₂ = 4.6 * 10^-8 M * Zirkulärmuskel

n = 1.6 *

pD₂ = 2.6 * 10^-7 M

Jejunum

Abbildung 17: Carbachol-Konzentrations-Wirkungskurven des Zirkulär- und Längsmuskels von Kolon und Jejunum (n= 5 bis 9). (*) markiert signifikante Änderungen (p < 0,05). (n) kennzeichnet die Steigung der Kurven und pD₂ den negativ dekadischen Logarithmus der Konzentration der halbmaximalen Wirkung. Die geringsten Steigungen wurden im Kolon-Längsmuskel und im Jejunum-Längsmuskel beobachtet. Die Kurve des Jejunum-Längsmuskels ist, im Vergleich zum Kolon und Jejunum-Zirkulärmuskel, signifikant nach links verschoben.

Die Experimente mit exogener Applikation verschiedener putativer Transmitter zeigten, daß Nitroprussid als Stickoxid-Donor, ATP, VIP und PACAP die Motilität im Kolon-Zirkulär-und Längsmuskel sowie im Jejunum-Zirkulärmuskel hemmten. Alle Gewebe reagierten auf Nitroprussid mit der höchsten Sensitivität. Auf die Zugabe von VIP reagierte der

Zirkulärmuskel des Jejunums am empfindlichsten. Im Jejunum-Längsmuskel wirkten nur Nitroprussid und ATP hemmend. Exogene Zugabe von Carbachol führte in allen Geweben zu einer dosisabhängigen Erhöhung des Muskeltonus und der Motilität. Die Meßkurve des Längsmuskels von Kolon und Jejunum wies dabei einen flacheren Verlauf auf als die des entsprechenden Zirkulärmuskels. Der Jejunum-Längsmuskel wies die höchste

Empfindlichkeit gegenüber Carbachol auf.

Im Dokument Dünn- und Dickdarmmotilität des Pferdes (Seite 41-53)