Skip to main content
Erschienen in: Journal of Gastrointestinal Surgery 1/2011

01.01.2011 | 2010 SSAT Poster Presentation

Mechanisms of Action of the Gasotransmitter Hydrogen Sulfide in Modulating Contractile Activity of Longitudinal Muscle of Rat Ileum

verfasst von: Munenori Nagao, David R. Linden, Judith A. Duenes, Michael G. Sarr

Erschienen in: Journal of Gastrointestinal Surgery | Ausgabe 1/2011

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Aim

This study aims to determine mechanisms of action of the gasotransmitter hydrogen sulfide (H2S) on contractile activity in longitudinal muscle of rat ileum.

Methods

Ileal longitudinal muscle strips were prepared to measure isometric contractions. Effects of sodium hydrosulfide (NaHS), a donor of H2S, were evaluated on spontaneous contractile activity and after enhanced contractile activity with bethanechol. l-cysteine was evaluated as a potential endogenous donor of H2S. We evaluated involvement of extrinsic nerves, enteric nervous system, visceral afferent nerves, nitric oxide, and K ATP + channel and K Ca + channel activity on the action of H2S using non-adrenergic/non-cholinergic conditions, tetrodotoxin, capsaicin, l-NG-nitro arginine (l-NNA), glibenclamide, and apamin, respectively, as well as electrical field stimulation.

Result

NaHS dose-dependently and reversibly inhibited spontaneous and bethanechol-stimulated contractile activity (p < 0.05). l-cysteine had no inhibitory effect. Non-adrenergic/non-cholinergic conditions, tetrodotoxin, capsaicin, l-NNA, glibenclamide, or apamin had no major effect on total contractile activity by NaHS, although both tetrodotoxin and apamin decreased the frequency of bethanechol-enhanced contractile activity (p < 0.05). We could not demonstrate H2S release by electrical field stimulation but did show that inhibition of cystathionine β synthase, an endogenous source of H2S, augmented the inhibitory effect of low-frequency electrical field stimulation.

Conclusion

H2S inhibits contractile activity of ileal longitudinal muscle dose-dependently but not through pathways mediated by the extrinsic or enteric nervous system, visceral afferent nerves, nitric oxide, K ATP + channels, or K Ca + channels.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Wang R. The gasotransmitter role of hydrogen sulfide. Antioxid Redox Signal. 2003;5:493–501.PubMedCrossRef Wang R. The gasotransmitter role of hydrogen sulfide. Antioxid Redox Signal. 2003;5:493–501.PubMedCrossRef
2.
Zurück zum Zitat Kasparek MS, Linden DR, Kreis ME, Sarr MG. Gasotransmitters in the gastrointestinal tract. Surgery 2008;143:455–459.PubMedCrossRef Kasparek MS, Linden DR, Kreis ME, Sarr MG. Gasotransmitters in the gastrointestinal tract. Surgery 2008;143:455–459.PubMedCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Lowicka E, Beltowski J. Hydrogen sulfide (H2S)-the third gas of interest for pharmacolgists. Pharmacol Rep 2007;59:4–24.PubMed Lowicka E, Beltowski J. Hydrogen sulfide (H2S)-the third gas of interest for pharmacolgists. Pharmacol Rep 2007;59:4–24.PubMed
4.
Zurück zum Zitat Gallego D, Clave P, Donovan J, Rahmati R, Grundy D, Jimenez M, Beyak MJ. The gaseous mediator, hydrogen sulphide, inhibits in vitro motor patterns in the human, rat and mouse colon and jejunum. Neurogatroenterol Motil 2008;20:1306–1316.CrossRef Gallego D, Clave P, Donovan J, Rahmati R, Grundy D, Jimenez M, Beyak MJ. The gaseous mediator, hydrogen sulphide, inhibits in vitro motor patterns in the human, rat and mouse colon and jejunum. Neurogatroenterol Motil 2008;20:1306–1316.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Teague B, Asiedu S, Moore PK. The smooth muscle relaxant effect of hydrogen sulfide in vitro: evidence for a physiological role to control intestinal contractility. Br J Pharmachol 2002;137:139–145.CrossRef Teague B, Asiedu S, Moore PK. The smooth muscle relaxant effect of hydrogen sulfide in vitro: evidence for a physiological role to control intestinal contractility. Br J Pharmachol 2002;137:139–145.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Hosoki R, Matsuki N, Kimura H. The possible role of hydrogen sulfide as an endogenous smooth muscle relaxant in synergy with nitric oxide. Biochem Biophys Res Commun 1997;237:527–531.PubMedCrossRef Hosoki R, Matsuki N, Kimura H. The possible role of hydrogen sulfide as an endogenous smooth muscle relaxant in synergy with nitric oxide. Biochem Biophys Res Commun 1997;237:527–531.PubMedCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Kasparek MS, Fatima J, Iqbal CW, Duenes JA, Sarr MG. Age-related changes in functional NANC innervation with VIP and substance P in the jejunum of Lewis rats. Auton Neurosci. 2009;151:127–134.PubMedCrossRef Kasparek MS, Fatima J, Iqbal CW, Duenes JA, Sarr MG. Age-related changes in functional NANC innervation with VIP and substance P in the jejunum of Lewis rats. Auton Neurosci. 2009;151:127–134.PubMedCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Kasparek MS, Fatima J, Iqbal CW, Duenes JA, Sarr MG. Role of VIP and substance P in NANC innervation in the longitudinal smooth muscle of the rat jejunum—influence of extrinsic denervation. J Surg Res. 2007;141:22–30.PubMedCrossRef Kasparek MS, Fatima J, Iqbal CW, Duenes JA, Sarr MG. Role of VIP and substance P in NANC innervation in the longitudinal smooth muscle of the rat jejunum—influence of extrinsic denervation. J Surg Res. 2007;141:22–30.PubMedCrossRef
9.
Zurück zum Zitat Dombkowski RA, Russell MJ, Olson KR. Hydrogen sulfide as an endogenous regulator of vascular smooth muscle tone in trout. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2004;286:678–685.CrossRef Dombkowski RA, Russell MJ, Olson KR. Hydrogen sulfide as an endogenous regulator of vascular smooth muscle tone in trout. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2004;286:678–685.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Ohtani N, Balsiger BM, Anding WJ, Duenes JA, Sarr MG. Small bowel transplantation induces adrenergic hypersensitivity in ileal longitudinal smooth muscle in rats. J Gastrointestinal Surg 2000;4:77–85.CrossRef Ohtani N, Balsiger BM, Anding WJ, Duenes JA, Sarr MG. Small bowel transplantation induces adrenergic hypersensitivity in ileal longitudinal smooth muscle in rats. J Gastrointestinal Surg 2000;4:77–85.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Schicho R, Krueger D, Zeller F, Von Weyhern CW, Frieling T, Kimura H, Ishii I, De Giorgio R, Campi B, Schemann M. Hydrogen sulfide is a novel prosecretory neuromodulator in the guinea-pig and human colon. Gastroenterology 2006;131:1542–1552.PubMedCrossRef Schicho R, Krueger D, Zeller F, Von Weyhern CW, Frieling T, Kimura H, Ishii I, De Giorgio R, Campi B, Schemann M. Hydrogen sulfide is a novel prosecretory neuromodulator in the guinea-pig and human colon. Gastroenterology 2006;131:1542–1552.PubMedCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Holzer P. Capsaicin: cellular targets, mechanisms of action, and selectivity for thin sensory neurons. pharmacol Rev 1991;43:143–201.PubMed Holzer P. Capsaicin: cellular targets, mechanisms of action, and selectivity for thin sensory neurons. pharmacol Rev 1991;43:143–201.PubMed
13.
Zurück zum Zitat Holzer P. Capsaicin as a tool for studying sensory neuron functions. Adv Exp Med Biol 1991;298:3–16.PubMed Holzer P. Capsaicin as a tool for studying sensory neuron functions. Adv Exp Med Biol 1991;298:3–16.PubMed
14.
Zurück zum Zitat Patacchini R, Santicioli P, Giuliani S, Maggi CA. Hydrogen sulfide (H2S) stimulated capsaicin-sensitive primary afferent neurons in the rat urinary bladder. Br J Pharmachol 2004;142:31–34.CrossRef Patacchini R, Santicioli P, Giuliani S, Maggi CA. Hydrogen sulfide (H2S) stimulated capsaicin-sensitive primary afferent neurons in the rat urinary bladder. Br J Pharmachol 2004;142:31–34.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Trevisani M, Patacchini R, Nicoletti P, Gatti R, Gazzieri D, Lissi N, Zagli G, Creminon C, Geppetti P, Harrison S. Hydrogen sulfide causes vanilloid receptor 1-mediated neurogenic inflammation in the airways. Br J Pharmachol 2005;145:1123–1131.CrossRef Trevisani M, Patacchini R, Nicoletti P, Gatti R, Gazzieri D, Lissi N, Zagli G, Creminon C, Geppetti P, Harrison S. Hydrogen sulfide causes vanilloid receptor 1-mediated neurogenic inflammation in the airways. Br J Pharmachol 2005;145:1123–1131.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Linden DR, Sha L, Mazzone A, Stoltz GJ, Bernard CE, Furne JK, Farrugia G, Szurszewski JH. Production of the gaseous signal molecule hydrogen sulfide in mouse tissues. J neurochem 2008;106:1577–1585.PubMed Linden DR, Sha L, Mazzone A, Stoltz GJ, Bernard CE, Furne JK, Farrugia G, Szurszewski JH. Production of the gaseous signal molecule hydrogen sulfide in mouse tissues. J neurochem 2008;106:1577–1585.PubMed
17.
Zurück zum Zitat Kasparek MS, Fatima J, Iqbal CW, Duenes JA, Sarr MG. Long-Term Effects of Extrinsic Denervation on VIP and Substance P Innervation in Circular Muscle of Rat Jejunum. J Gastrointestinal Surg 2007;11:1339–1350.CrossRef Kasparek MS, Fatima J, Iqbal CW, Duenes JA, Sarr MG. Long-Term Effects of Extrinsic Denervation on VIP and Substance P Innervation in Circular Muscle of Rat Jejunum. J Gastrointestinal Surg 2007;11:1339–1350.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Kasparek MS, Fatima J, Iqbal CW, Duenes JA, Sarr MG. Effect of chronic, extrinsic denervation on functional NANC innervation with vasoactive intestinal polypeptide and substance P in longitudinal muscle of rat jejunum. Neurogatroenterol Motil 2008;20:243–252.CrossRef Kasparek MS, Fatima J, Iqbal CW, Duenes JA, Sarr MG. Effect of chronic, extrinsic denervation on functional NANC innervation with vasoactive intestinal polypeptide and substance P in longitudinal muscle of rat jejunum. Neurogatroenterol Motil 2008;20:243–252.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Kasparek MS, Fatima J, Iqbal CW, Sarr MG. Effects of extrinsic denervation on innervation with VIP and substance P in circular muscle of rat jejunum. Neurogatroenterol Motil 2008;20:808–817.CrossRef Kasparek MS, Fatima J, Iqbal CW, Sarr MG. Effects of extrinsic denervation on innervation with VIP and substance P in circular muscle of rat jejunum. Neurogatroenterol Motil 2008;20:808–817.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Linden DR, Levitt MD, Farrugia G, Szurszewski JH. Endogenous production of H2S in the gastrointestinal tract: still in search of a physiologic function. Antioxidants & redox signaling 2010;12:1135–1146.PubMedCrossRef Linden DR, Levitt MD, Farrugia G, Szurszewski JH. Endogenous production of H2S in the gastrointestinal tract: still in search of a physiologic function. Antioxidants & redox signaling 2010;12:1135–1146.PubMedCrossRef
21.
Zurück zum Zitat Ali MY, Ping CY, Mok YY, Ling L, Whiteman M, Bhatia M, Moore P. Regulation of vascular nitric oxide in vitro and in vivo; a new role for endogenous hydrogen sulfide? Br J Pharmachol 2006;149:625–634.CrossRef Ali MY, Ping CY, Mok YY, Ling L, Whiteman M, Bhatia M, Moore P. Regulation of vascular nitric oxide in vitro and in vivo; a new role for endogenous hydrogen sulfide? Br J Pharmachol 2006;149:625–634.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Fiorucci S, Distrutti E, Cirino G, Wallace JL. The emerging roles of hydrogen sulfide in the gastrointestinal tract and liver. Gastroenterology 2006;131:259–271.PubMedCrossRef Fiorucci S, Distrutti E, Cirino G, Wallace JL. The emerging roles of hydrogen sulfide in the gastrointestinal tract and liver. Gastroenterology 2006;131:259–271.PubMedCrossRef
23.
Zurück zum Zitat Wang R. Two’s company, three’s a crowd: can H2S be the third endogenous gaseous transmitter? FASEB J 2002;16:1792–1798.PubMedCrossRef Wang R. Two’s company, three’s a crowd: can H2S be the third endogenous gaseous transmitter? FASEB J 2002;16:1792–1798.PubMedCrossRef
24.
Zurück zum Zitat Distrutti E, Sediari L, Mencarelli A, Renga B, Orlandi S, Antonelli E, Roviezzo F, Morelli A, Cirino G, Wallace JL, Fiorucci S. Evidence that hydrogen sulfide exerts antinociceptive effects in the gastrointestinal tract by activating KATP channels. J Pharmacol Exp Ther 2006;316:325–335.PubMedCrossRef Distrutti E, Sediari L, Mencarelli A, Renga B, Orlandi S, Antonelli E, Roviezzo F, Morelli A, Cirino G, Wallace JL, Fiorucci S. Evidence that hydrogen sulfide exerts antinociceptive effects in the gastrointestinal tract by activating KATP channels. J Pharmacol Exp Ther 2006;316:325–335.PubMedCrossRef
25.
Zurück zum Zitat Dhaese I, Van Colen I, Lefebvre RA. Mechanisms of action of hydrogen sulfide in relaxation of mouse distal colonic smooth muscle. Eur J Pharmacol 2009;628:179–186.PubMedCrossRef Dhaese I, Van Colen I, Lefebvre RA. Mechanisms of action of hydrogen sulfide in relaxation of mouse distal colonic smooth muscle. Eur J Pharmacol 2009;628:179–186.PubMedCrossRef
26.
Zurück zum Zitat Mustafa AK, Gadalla MM, Snyder SH. Signaling by gasotransmitters. Sci Signal 2009;2. Mustafa AK, Gadalla MM, Snyder SH. Signaling by gasotransmitters. Sci Signal 2009;2.
27.
Metadaten
Titel
Mechanisms of Action of the Gasotransmitter Hydrogen Sulfide in Modulating Contractile Activity of Longitudinal Muscle of Rat Ileum
verfasst von
Munenori Nagao
David R. Linden
Judith A. Duenes
Michael G. Sarr
Publikationsdatum
01.01.2011
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Journal of Gastrointestinal Surgery / Ausgabe 1/2011
Print ISSN: 1091-255X
Elektronische ISSN: 1873-4626
DOI
https://doi.org/10.1007/s11605-010-1306-8

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2011

Journal of Gastrointestinal Surgery 1/2011 Zur Ausgabe

Echinokokkose medikamentös behandeln oder operieren?

06.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Die Therapie von Echinokokkosen sollte immer in spezialisierten Zentren erfolgen. Eine symptomlose Echinokokkose kann – egal ob von Hunde- oder Fuchsbandwurm ausgelöst – konservativ erfolgen. Wenn eine Op. nötig ist, kann es sinnvoll sein, vorher Zysten zu leeren und zu desinfizieren. 

Wie sieht der OP der Zukunft aus?

04.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Der OP in der Zukunft wird mit weniger Personal auskommen – nicht, weil die Technik das medizinische Fachpersonal verdrängt, sondern weil der Personalmangel es nötig macht.

Umsetzung der POMGAT-Leitlinie läuft

03.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Seit November 2023 gibt es evidenzbasierte Empfehlungen zum perioperativen Management bei gastrointestinalen Tumoren (POMGAT) auf S3-Niveau. Vieles wird schon entsprechend der Empfehlungen durchgeführt. Wo es im Alltag noch hapert, zeigt eine Umfrage in einem Klinikverbund.

Recycling im OP – möglich, aber teuer

02.05.2024 DCK 2024 Kongressbericht

Auch wenn sich Krankenhäuser nachhaltig und grün geben – sie tragen aktuell erheblich zu den CO2-Emissionen bei und produzieren jede Menge Müll. Ein Pilotprojekt aus Bonn zeigt, dass viele Op.-Abfälle wiederverwertet werden können.

Update Chirurgie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske
Dr. med. Benjamin Meyknecht
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.