Anaesthetics and the blood vessel wall. Actions of propofol and sevoflurane on sympathetic and endothelial control of smooth muscle function.

Abstract

The anaesthetics we use today dose-dependently decrease the mean arterial pressure partly due to direct or indirect effects on the blood vessels. In the present thesis human omental arteries and veins and rat femoral arteries were investigated in vitro concerning the effects of the intravenous anaesthetic propofol and the volatile anaesthetic sevoflurane on the function of the perivascular sympathetic nerves and the endothelial cells.



The effects of propofol on the kinetics of the neuronal uptake of noradrenaline were studied in the rat femoral artery. At lower propofol concentrations we found a decrease in the affinity of the noradrenaline transporters, which results in an uptake inhibition. At higher propofol concentrations this inhibition is counteracted by an increase in the efficiency of the uptake.



The effects of propofol on endothelium-dependent relaxation (induced by substance P) were studied in human omental arteries and veins. Propofol, at a clinically relevant concentration, was found to promote endothelium-dependent relaxation mediated via hyperpolarization in human omental arteries and via both nitric oxide and hyperpolarization in human omental veins.



The effects of sevoflurane on sympathetic neurotransmission were studied in human omental arteries and veins. We found that sevoflurane depresses the sympathetic neuromuscular transmission by lowering the neuronal noradrenaline release and noradrenaline sensitivity in the arteries and by lowering the noradrenaline release in the veins.



The effects of sevoflurane on endothelium-dependent relaxation (induced by substance P) were studied in human omental arteries and veins. Sevoflurane was found to promote endothelium-dependent relaxation in human omental arteries and veins probably via an enhancement of the response of smooth muscle cells to relaxing mediators.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Anestesimedel och blodkärlsväggen. Propofols och sevoflurans effekter på sympatiska nerver och endotelceller.



Alla dagens anestesimedel, med endast ett undantag, gör att blodtrycket faller under narkos. Blodtrycksfallet är helt ofarligt för de allra flesta, men för en grupp patienter som är äldre eller som har allvarlig kranskärlssjukdom eller hjärtsvikt, kan det vara mycket olyckligt. Det kan finnas flera förklaringar till att blodtrycket faller, bl.a. att hjärtats förmåga att kraftfullt dra ihop sig försvagas. En annan förklaring är att blodkärlen vidgar sig. Narkosmedlen kan påverka blodkärlet direkt eller indirekt via utifrån kommande styrmekanismer.



Blodkärlsväggen består av olika celltyper. 1) Glatta muskelceller gör att blodkärlet kan dra ihop sig eller vidga sig, allt efter kroppens behov. 2) Endotelceller utgör ett enkelt lager celler på blodkärlens insida. Endotelceller utgör inte bara en barriär för blodet utan är ett aktivt ”organ” som bildar ämnen som både påverkar de underliggande glatta muskelcellerna och de i blodbanan förbipasserande trombocyterna (blodplättarna) och vita blodkropparna. 3) Nervceller frisätter substansen noradrenalin (NA) som gör att de glatta muskelcellerna drar ihop sig och blodkärlsradien blir mindre. Nerverna kommer från det s.k. sympatiska nervsystemet. Avhandlingen består av fyra delarbeten som försöker förklara en del av mekanismerna bakom det blodtrycksfall patienter får i samband med propofol och sevofluran narkos.



I delarbete I studerade vi hur propofol påverkar sympatiska nerver till lårbensartärer på råtta. Man vet att det NA som frisätts från nerverna tas upp igen i nerverna med hjälp av ett transportprotein efter att det har utövat sin effekt på glatta muskelceller. Tidigare studier har visat att propofol hämmar det här upptaget av NA. Målsättning med den här studien var att visa hur propofol i detalj påverkar transportproteinet. Resultaten visar att propofol i låga, kliniskt relevanta koncentrationer hämmar nervupptaget p.g.a. en minskad bindnings-kraft (affinitet) till transportproteinet. Högre doser av propofol däremot stimulerar upptaget genom att öka transporthastigheten.



I delarbete II studerade vi propofols effekter på endotelceller i artärer och vener från människans oment (fettväv som ligger ovanpå tarmarna). Endotelcellerna bildar ffa ämnen som gör att de glatta muskelcellerna relaxeras och då vidgar sig blodkärlen. Två av dessa ämnen, kväveoxid (NO) och en hyperpolariserande faktor (EDHF), frisätts från de studerade blodkärlen ifråga om man ger att ämne som heter substans P. Resultaten visar att substans P relaxerar (vidgar) kärlen och att propofol i kliniska koncentrationer förstärker denna relaxation. Förstärkningen verkar bero på en påverkan på EDHF i artärerna och på både NO och EDHF i venerna.



I delarbete III studerade vi sevoflurans effekter på sympatiska nerver till artärer och vener från människans oment. Först undersökte vi blodkärlens förmåga att kontraheras (dra ihop sig) som svar på elektrisk stimulering av de sympatiska nerverna, med eller utan narkosgasen sevofluran. Sedan undersökte vi om sevofluran påverkar frisättningen av NA från nervändarna respektive om det påverkar återupptaget av NA. Detta gjorde vi genom att använda radioaktivt NA som fick tas upp i nerverna. Slutligen studerade vi sevofluranets effekter på de glatta muskelcellernas känslighet för NA. Resultaten visar att relativt höga koncentrationer av sevofluran minskar kontraktionerna utlösta av elstimulering. Det verkar bero på en minskad frisättning av NA och en minskad känslighet för NA hos muskelcellerna i artärerna och enbart en minskad frisättning av NA i venerna. Upptaget av NA i nerverna påverkades inte.



I delarbete IV studerade vi hur sevofluran påverkar endotelceller i artärer och vener från människans oment. Resultaten visar att sevofluran inte påverkar substans P:s förmåga att relaxera kärlen. Om man däremot hämmar EDHF (se delarbete II) så förstärks relaxationen av höga koncentrationer av sevofluran i både artärer och vener. Det betyder att NO sannolikt medierar den här förstärkningen. Om man hämmar NO så förstärks relaxationen bara i artärerna, d.v.s. EDHF är viktigt tillsammans med NO för den aktuella förstärkningen av sevofluran i artärerna. Sevofluran förstärker även den relaxation som man får med nitroglycerin, både i artärer och i vener. Nitroglycerin verkar direkt på glatta muskelcellerna, utan inblandning av endotelet. Sammantaget tyder det på att sevofluran stimulerar effekten av NO och EDHF på muskelcellerna.

• author: Thorlacius, Karin
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Lambert, David G., Anaesthetic Pharmacology, Leicester, UK
• organization: Anesthesiology and Intensive Care
• publishing date: 2002
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Anesthesiology and Intensive Care
• keywords: Anaesthesiology, intensive care, Anestesiologi, intensivvård, vein., artery, endothelium, sympathetic nervous system, inhalation agent sevoflurane, Anaesthesia, intravenous propofol
• pages: 112 pages
• defense location: Wallenberg Neurocenter, Lund
• defense date: 2002-05-11 10:15:00
• ISBN: 91-628-5216-7
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Article: Sandström K, Wallerstedt SM, Törnebrandt K, Bodelsson M: Effects of propofol on desipramine-sensitive [3H]-noradrenaline uptake kinetics in rat femoral artery. Acta Anaesthesiol Scand 2000; 44:1011-1016. Article: Bodelsson G, Sandström K, Wallerstedt SM, Hidestål J, Törnebrandt K, Bodelsson M: Effects of propofol on substance P-induced relaxation in isolated human omental arteries and veins. Eur J Anaesthesiol 2000; 17:720-728. Article: Thorlacius K, Zhou Jun C, Bodelsson M: Effects of sevoflurane on sympathetic neurotransmission in human omental arteries and veins. Submitted. Article: Thorlacius K, Bodelsson M: Sevoflurane promotes endothelium-dependent smooth muscle relaxation in isolated human omental arteries and veins. Submitted.
• id: f77c6bc8-6ed5-40e2-a3ef-e7db7d5f64b6 (old id 464544)
• date added to LUP: 2016-04-04 12:04:18
• date last changed: 2018-11-21 21:08:49