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目的: 心肌缺血再灌注(ischemia/reperfusion,I/R)损伤是心脏缺血性疾病和心脏外科手术后常见的一种病理生理现象,其机制可能与胞内钙超载、氧自由基释放、酸中毒等相关。在I/R过程中,L-型钙通道开放和钠钙交换体(sodium/calciumexchanger,NCX)被激活,导致细胞内钙增加。氧自由基过度释放激活细胞外信号调节激酶活化激酶(mitigen-activatedproteinkinasekinase,MEK)/细胞外信号调节激酶(extracellularregulatedkinases,ERK1/2)/钠氢交换体(sodium/hydrogenexchanger,NHE)/NCX信号通路,也介导了I/R损伤。碘化N-正丁基氟哌啶醇(N-n-butylhaloperidoliodide,F2)是本课题组在氟哌啶醇(haloperidol,Hal)的基础上改造得到的一个新化合物,前期研究发现,F2可以扩张冠脉血管和对抗I/R损伤,其心肌保护机制可能与其拮抗钙超载及抑制早期生长反应基因-1(earlygrowthresponsegene-1,Egr-1)基因与蛋白表达相关。本研究观察F2对缺氧复氧(hypoxia/reoxygenation,H/R)模型、过氧化氢作用后心肌细胞L-型钙通道、NCX变化的影响;应用MEK、NHE特异性抑制剂或激动剂研究过氧化氢作用过程中MEK、NHE、NCX功能的变化及F2于其中的作用,进一步探讨和明确F2拮抗心肌细胞钙超载机制。 方法: 1.采用标准酶解法消化分离成年SD大鼠心室肌细胞。首先给予正常台式液灌流5min,然后给予充90%N2-10%CO2的缺氧液灌流若干分钟,灌流通过蠕动泵控制流速,最后给予正常台式液灌流,建立H/R模型。在正常台式液中加入过氧化氢,灌流若干分钟,建立过氧化氢模型。采用全细胞膜片钳技术观察F2对H/R模型及过氧化氢模型下L-型钙通道电流和NCX电流的作用。 2.Western-blot法检测过氧化氢作用后心肌细胞MEK、NHE、NCX的总蛋白表达及磷酸化水平。 3.采用分离成年SD大鼠心室肌细胞。5μMBCECF-AM室温染色10min标记心肌细胞内H+,然后用台式液冲洗带走多余染料。细胞酸化模型的建立:用25mM氯化铵(NH4Cl)处理无碳酸氢盐的克氏液孵育的心肌细胞3min,随后用无Na+的克氏液将NH4Cl冲洗干净并孵育3min,此时细胞内的NH3快速扩散到细胞外,促使NH4+转化为NH3而导致细胞内H+增加,细胞内酸化,再用含Na+的克氏液替代无Na+的克氏液,此时由于补充了Na+,细胞内酸化可以激活NHE而使细胞内pH得以恢复。采用OlympusFluoViewFV1000 结果: 1.H/R增加L-型钙通道开放频率及增加L-型钙电流,其增大率分别为15.89±3.22%。F2阻断H/R状态下异常开放的L-型钙通道,0.1μM、1μM、10μMF2对钙电流抑制率分别为44.35±5.52%、61.06±2.99%、71.88±4.45%。F2影响正常NCX电流,对外向电流的抑制率为39.51±2.62%,内向电流抑制率为10.68±0.62%(n=4)。H/R引起NCX电流增大,以NCX外向电流增加为主。F2可明显抑制H/R心肌NCX电流,并呈浓度依赖,0.1μM、1μM、10μMF2对外向电流的抑制率分别为29.18±2.49%、53.38±5.01%、70.68±3.93%,对内向电流的抑制率分别为21.83±1.58%、38.56±5.52%、57.25±7.39%(n=9)(与模型组比较,P<0.05)。 2.过氧化氢增加L-型钙通道开放频率,L-型Ca2+电流增加,其增大率为33.65±1.90%。0.1μM、1μM、10μMF2对过氧化氢作用钙电流抑制率为37.50±2.81%、54.83±2.93%、70.21±2.03%(n=10)。同时,过氧化氢作用后明显增加心肌NCX电流,以NCX外向电流增加为主,外向电流增大率为91.61±10.55%(n=9),内向电流增大率为58.33±4.18%(n=9)。F2可明显抑制过氧化氢所致的异常心肌NCX电流,尤其以抑制外向电流为主,0.1μM、1μM、10μMF2对其抑制率为37.17±7.45%,56.16±7.54%,73.81±7.13%(n=5),对内向电流的抑制率为34.23±9.19%,41.48±8.72%,53.54±10.10%(n=5)(与模型组比较,P<0.05)。MEK抑制剂U0126明显抑制过氧化氢作用后心肌NCX电流的增大,其对外、内向电流抑制率分别为24.13±3.63%,16.64±1.52%。NHE抑制剂阿米洛利明显抑制过氧化氢作用后心肌NCX电流的增大,其对外、内向电流抑制率分别为39.98±3.00%,22.42±0.78%。MEK特异性激动剂EGF、NHE激动剂ANGⅡ引起NCX电流的增大,同时能激活NHE。 3.过氧化氢激活MEK/ERK/NHE/NCX信号通路,引起MEK蛋白磷酸化水平升高,NHE活性增强,NCX电流增大,过氧化氢对MEK总蛋白、NHE、NCX蛋白表达的变化无影响。F2下调过氧化氢所致MEK磷酸化水平的异常增高、抑制NHE、NCX活性的异常增强。各剂量F2对过氧化氢作用的心肌细胞MEK总蛋白、NHE、NCX的蛋白表达水平无影响。 结论: 1.H/R和过氧化氢作用心肌细胞后引起L-型钙通道和NCX电流的增大,并造成心肌细胞的钙超载。F2可以量效依赖地抑制H/R和过氧化氢所致心肌细胞异常的L-型钙电流、NCX电流,尤其是钠钙交换外向电流。 2.F2拮抗心肌细胞钙超载的机制可能与抑制MEK、NHE、NCX作用有关。