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目的:
心房颤动是临床中最常见的心律失常之一,严重的影响了患者生活质量、增加心力衰竭和卒中风险,其发病机制复杂多样。研究表明,房颤患者体内氧化应激水平升高,加快了心肌细胞凋亡及纤维化,促进结构重构;临床应用黄杨宁治疗心律失常效果显著,且副作用小,但其改变电重构,抑制房颤发生的机制尚不明确。本研究旨在探讨黄杨宁通过对氧化应激损伤的心房肌细胞内向整流钾通道、瞬时外向钾通道的影响治疗心房颤动发生的机制。
方法:
1.心肌细胞的分离:选取清洁级雄性成年SD大鼠(330-360g ),使用Langendorff装置分离心房肌细胞,在心肌培养液中加入H2O2(100μmol)造成细胞损伤,之后随机分组,分别再加入黄杨宁、胺碘酮、抗氧化剂(Mitotempo)、黄杨宁+Mitotempo在全细胞膜片钳下观察K+通道的变化。
2.实验分组:本实验共分为6组:空白组、H2O2组、H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+黄杨宁+Mitotempo组。
3.全细胞膜片钳法检测H2O2对心房肌细胞IK1、Ito通道的影响。
4.H2O2细胞损伤后再给予黄杨宁、胺碘酮、Mitotempo及黄杨宁+Mitotempo观察心房肌细胞IK1、Ito通道的变化。
5.免疫荧光法观察各组细胞膜相关蛋白(Kir2.1、Kv4.3)的表达水平。
结果:
1.内向整流钾电流I-V曲线结果显示:与空白组相比,H2O2对于IK1电流密度的影响无明显变化(p>0.05),H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组电流密度均减小(p<0.05);与H2O2组相比,H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组以及H2O2+Mitotempo+黄杨宁组电流密度均减小(p<0.05);与H2O2+黄杨宁组相比,H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组电流密度变化不大(p>0.05)。
2.瞬时外向钾电流I-V曲线结果显示:与空白组相比,H2O2组Ito电流密度明显减小(p<0.05),而H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组电流密度均增大(p<0.05);与H2O2组相比,H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组,电流密度均增大(p<0.05);与H2O2+黄杨宁组相比,H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组电流密度无明显变化(p>0.05)。
3.Ito稳态激活曲线结果显示,各组之间无明显变化,使用Boltzmann方程拟合得到半激活电压(V1/2)和斜率因子K;与空白组相比,H2O2组的V1/2值增大,但无显著性差异(p>0.05),H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组的变化无显著性差异(p>0.05),而H2O2+Mitotempo组的V1/2值增大(p<0.05);与H2O2组相比,H2O2+黄杨宁组的V1/2值减小(p<0.05);与H2O2+黄杨宁组相比,H2O2+Mitotempo组的V1/2值增大(p<0.05)。K值的变化,与空白组相比,H2O2组及H2O2+胺碘酮组的K值增大(p<0.05),H2O2+黄杨宁组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组的变化无显著性差异(p>0.05),与H2O2组相比,H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组K值的变化无显著性差异(p>0.05);与H2O2+黄杨宁组相比,其他各组K值也无显著性差异(p>0.05)。另外,Ito稳态失活曲线无明显变化,与空白组相比,其它各组的V1/2及K值得变化均无显著性差异(p>0.05)。
4.Ito失活后恢复曲线结果显示,指数方程拟合得到失活后恢复的时间常数tau值,与空白组相比,H2O2+黄杨宁组与H2O2+Mitotempo组恢复时间常数明显缩短(p<0.05),H2O2组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组的变化无显著性差异(p>0.05);与H2O2组相比,其它所有组的恢复时间常数变化无显著性差异(p>0.05);与H2O2+黄杨宁组相比,其它所有组的恢复时间常数变化无显著性差异(p>0.05)。
5.免疫荧光染色,IK1通道α亚单位Kir2.1和α-SMA的共染,激光共聚焦观察发现,与空白组相比,H2O2组细胞膜上绿色荧光强度无明显变化;与H2O2组相比,H2O2+胺碘酮组、H2O2+黄杨宁组、H2O2+Mitotempo、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组细胞膜上绿色荧光强度出现不同程度的减弱,H2O2+黄杨宁组>H2O2+胺碘酮组>H2O2+Mitotempo组>H2O2+Mitotempo+黄杨宁组。Ito通道α亚单位Kv4.3和α-SMA的共染,激光共聚焦观察发现,与空白组相比,H2O2组细胞膜上红色荧光强度减弱;与H2O2组相比,H2O2+黄杨宁组与H2O2+Mitotempo组细胞膜上红色荧光强度升高程度无明显差异、而H2O2+胺碘酮组细胞膜上红色荧光强度稍低于H2O2+黄杨宁组与H2O2+Mitotempo组,H2O2+Mitotempo+黄杨宁组细胞膜上红色荧光强度升高最为明显。
结论:
1.H2O2对IK1无影响但明显降低Ito;黄杨宁抑制IK1增大Ito,可能通过影响Ito电生理特性,在房颤的治疗中发挥作用。
2.H2O2对Kir2.1蛋白表达无明显影响,但降低Kv4.3的蛋白表达,黄杨宁通过增大Kv4.3的表达使Ito增大。
心房颤动是临床中最常见的心律失常之一,严重的影响了患者生活质量、增加心力衰竭和卒中风险,其发病机制复杂多样。研究表明,房颤患者体内氧化应激水平升高,加快了心肌细胞凋亡及纤维化,促进结构重构;临床应用黄杨宁治疗心律失常效果显著,且副作用小,但其改变电重构,抑制房颤发生的机制尚不明确。本研究旨在探讨黄杨宁通过对氧化应激损伤的心房肌细胞内向整流钾通道、瞬时外向钾通道的影响治疗心房颤动发生的机制。
方法:
1.心肌细胞的分离:选取清洁级雄性成年SD大鼠(330-360g ),使用Langendorff装置分离心房肌细胞,在心肌培养液中加入H2O2(100μmol)造成细胞损伤,之后随机分组,分别再加入黄杨宁、胺碘酮、抗氧化剂(Mitotempo)、黄杨宁+Mitotempo在全细胞膜片钳下观察K+通道的变化。
2.实验分组:本实验共分为6组:空白组、H2O2组、H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+黄杨宁+Mitotempo组。
3.全细胞膜片钳法检测H2O2对心房肌细胞IK1、Ito通道的影响。
4.H2O2细胞损伤后再给予黄杨宁、胺碘酮、Mitotempo及黄杨宁+Mitotempo观察心房肌细胞IK1、Ito通道的变化。
5.免疫荧光法观察各组细胞膜相关蛋白(Kir2.1、Kv4.3)的表达水平。
结果:
1.内向整流钾电流I-V曲线结果显示:与空白组相比,H2O2对于IK1电流密度的影响无明显变化(p>0.05),H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组电流密度均减小(p<0.05);与H2O2组相比,H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组以及H2O2+Mitotempo+黄杨宁组电流密度均减小(p<0.05);与H2O2+黄杨宁组相比,H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组电流密度变化不大(p>0.05)。
2.瞬时外向钾电流I-V曲线结果显示:与空白组相比,H2O2组Ito电流密度明显减小(p<0.05),而H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组电流密度均增大(p<0.05);与H2O2组相比,H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组,电流密度均增大(p<0.05);与H2O2+黄杨宁组相比,H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组电流密度无明显变化(p>0.05)。
3.Ito稳态激活曲线结果显示,各组之间无明显变化,使用Boltzmann方程拟合得到半激活电压(V1/2)和斜率因子K;与空白组相比,H2O2组的V1/2值增大,但无显著性差异(p>0.05),H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组的变化无显著性差异(p>0.05),而H2O2+Mitotempo组的V1/2值增大(p<0.05);与H2O2组相比,H2O2+黄杨宁组的V1/2值减小(p<0.05);与H2O2+黄杨宁组相比,H2O2+Mitotempo组的V1/2值增大(p<0.05)。K值的变化,与空白组相比,H2O2组及H2O2+胺碘酮组的K值增大(p<0.05),H2O2+黄杨宁组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组的变化无显著性差异(p>0.05),与H2O2组相比,H2O2+黄杨宁组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组K值的变化无显著性差异(p>0.05);与H2O2+黄杨宁组相比,其他各组K值也无显著性差异(p>0.05)。另外,Ito稳态失活曲线无明显变化,与空白组相比,其它各组的V1/2及K值得变化均无显著性差异(p>0.05)。
4.Ito失活后恢复曲线结果显示,指数方程拟合得到失活后恢复的时间常数tau值,与空白组相比,H2O2+黄杨宁组与H2O2+Mitotempo组恢复时间常数明显缩短(p<0.05),H2O2组、H2O2+胺碘酮组、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组的变化无显著性差异(p>0.05);与H2O2组相比,其它所有组的恢复时间常数变化无显著性差异(p>0.05);与H2O2+黄杨宁组相比,其它所有组的恢复时间常数变化无显著性差异(p>0.05)。
5.免疫荧光染色,IK1通道α亚单位Kir2.1和α-SMA的共染,激光共聚焦观察发现,与空白组相比,H2O2组细胞膜上绿色荧光强度无明显变化;与H2O2组相比,H2O2+胺碘酮组、H2O2+黄杨宁组、H2O2+Mitotempo、H2O2+Mitotempo+黄杨宁组细胞膜上绿色荧光强度出现不同程度的减弱,H2O2+黄杨宁组>H2O2+胺碘酮组>H2O2+Mitotempo组>H2O2+Mitotempo+黄杨宁组。Ito通道α亚单位Kv4.3和α-SMA的共染,激光共聚焦观察发现,与空白组相比,H2O2组细胞膜上红色荧光强度减弱;与H2O2组相比,H2O2+黄杨宁组与H2O2+Mitotempo组细胞膜上红色荧光强度升高程度无明显差异、而H2O2+胺碘酮组细胞膜上红色荧光强度稍低于H2O2+黄杨宁组与H2O2+Mitotempo组,H2O2+Mitotempo+黄杨宁组细胞膜上红色荧光强度升高最为明显。
结论:
1.H2O2对IK1无影响但明显降低Ito;黄杨宁抑制IK1增大Ito,可能通过影响Ito电生理特性,在房颤的治疗中发挥作用。
2.H2O2对Kir2.1蛋白表达无明显影响,但降低Kv4.3的蛋白表达,黄杨宁通过增大Kv4.3的表达使Ito增大。