The Vasodilating Mechanism of Sodium Nitroprusside and Forskolin on Phorbol dibutyrate-Induced Contractions in Rat Aorta

Sodium nitroprusside와 Forskolin의 Phorbol ester 수축에 대한 혈관이완작용의 기전

The objectives of this study is to compare the inhibitory mechanism of sodium nitroprusside and forskolin on the phorbol ester, activator of protein kinase C (PKC), -induced contractions in rat aorta. $0.1\;{\mu}M$ phorbol dibutyrate (PDBu) induced sustained contractions and increased phosphorylations of myosin light chain (MLC) time-dependently. At 30 min, the contractions and phosphorylations of MLC by PDBu were augmented maximally and remained constant. Moreover, $^{45}Ca^{2+}$ uptake was increased 30 min after PDBu stimulation from resting values. Sodium nitroprusside which activates guanylyl cyclase followed by increasing cGMP, inhibited the PDBu-induced contractions concentration-dependently. On the other hand, forskolin which activates adenylyl cyclase followed by increasing cAMP, also inhibited the PDBu-induced contractions concentration-dependently. However, sodium nitroprusside was more potent to inhibition of the PDBu-induced contractions than forskolin. Sodium nitroprusside inhibited $^{45}Ca^{2+}$ uptake by PDBu stimulation. Forskolin also inhibited $^{45}Ca^{2+}$ uptake by PDBu stimulation. Sodium nitroprusside and forskolin inhibited the phosphorylations of MLC by PDBu, respectively. However, sodium nitroprusside was more potent to inhibition of phosphorylations of MLC by PDBu than forskolin. From these results, Sodium nitroprusside via cGMP or forskilin via cAMP may reduce myoplasmic $Ca^{2+}$ followed by suppression of phosphorylations of MLC of PKC-mediated contractions, which results in vasodilation. However, cGMP may play a role more importantly than cAMP on the regulation of protein kinase C-mediated contraction in vascular smooth muscle.

본 연구의 목적은 protein kinase C의 활성물질인 phorbol ester의 수축에 대한 cGMP 및 cAMP의 조절기전을 명확히 하기 위하여 흰쥐의 대동맥을 재료로 실험을 수행하였다. Sodium nitroprusside는 guanylyl cyclase를 활성화시켜 cGMP를, forskolin은 adenylyl cyclase를 활성화시켜서 cAMP를 증가시키는 것으로 보고되어 있으므로 위의 두 약물을 선택하였다. Phorbol ester는 시간경과와 함께 지속적인 수축을 발생하였으며 30분경 안정상태에 도달하였다. 동시에 20-kDa myosin light chain (MLC)의 인산화도 증가하였으며 30분경 최대치를 나타내었다. Sodium nitroprusside와 forskolin은 phorbol ester에 의한 수축을 농도의존적으로 억제하였으나 sodium nitroprusside가 forskolin보다 더욱 민감하게 억제하였다. Phorbol ester는 $^{45}Ca^{2+}$의 유입을 증가시켰고 sodium nitroprusside와 forskolin은 이 증가된 $^{45}Ca^{2+}$을 유의하게 억제하였다. Phorbol ester에 의하여 증가된 MLC의 인산화는 sodium nitroprusside 및 forskolin 각각의 최대농도로 억제되었다. 이상과 같은 결과로 볼때 아마도 cGMP와 cAMP는 phorbol ester에 의한 수축을 $^{45}Ca^{2+}$ 유입억제에 이은 MLC 인산화 억제에 의하여 이완작용을 나타내는 것으로 추측되며 cGMP가 cAMP보다 protein kinase C 매개의 수축조절에 더 중요하게 작용하리라 추측된다.