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心肌细胞内游离钙浓度异常增加(钙超载)几乎是各种原因导致心肌细胞损伤的最终共同通路之一,也在心肌缺血再灌注损伤机制中也起着重要作用。我们实验室的前期研究发现银杏酮酯(GBE50)对实验性心肌缺血再灌注损伤具有明显的预防和保护作用。目前对银杏提取物抗心肌缺血再灌注损伤的研究多涉及氧自由基损伤、白细胞浸润和炎症方面,缺乏对其抗缺血再灌注钙超载的深入研究。故从钙稳态调节入手,对银杏叶提取物如何激活内源性保护机制而防止缺血再灌注损伤做探讨性研究。 方法: 1.采用Langendorff灌流离体大鼠心脏模型,正常稳定灌流15min,停止灌流缺血30min,然后再灌30min,建立离体心脏I/R模型。用GBE50对I/R心脏予以全程灌流、预处理、后处理,观察GBE50对I/R损伤心脏心功能的作用。 2.制作单个心室细胞I/R损伤模型,分离单个大鼠心室肌细胞,对细胞予以频率为0.5Hz、波宽为5ms、强度为10v的场电刺激诱发钙瞬变,或用5mmol/L咖啡因诱发细胞钙瞬变。含有正常K-H液灌流细胞10min,然后缺血液灌流使细胞缺血3min,最后再用K-H液灌流7min。激光共聚焦显微成像系统观察细胞的钙荧光成像。观察GBE50对I/R损伤心室肌细胞电刺激诱发(或咖啡因诱发)钙瞬变的影响。 3.用膜片钳全细胞模式记录I/R损伤细胞的ICa-L、INCX、IKATP,并观察GBE50对I/R损伤心室肌细胞ICa-L、INCX、IKATP电流的影响。 4.运用激光共聚焦免疫荧光成像技术观察GBE50对I/R损伤心室肌细胞NCX1蛋白以及Cav1.2亚基表达的影响。 5.用Western-blot技术检测GBE50对I/R损伤大鼠心室肌KATP通道亚基KIR6.2及SUR2、SERCA2蛋白表达。 结果: 1.离体心脏Langendorff缺血再灌注整个过程,I/R损伤会降低左心室的LVSP、LVDP、+dP/dtmaxx、-dP/dtmax,降低左心室LVEDP(p<0.05);不论全程给予GBE50、缺血前给以GBE50,还是再灌过程才加GBE50,和模型组比较GBE50均能提高左心室的LVSP、LVDP、+dP/dtmaxx、-dP/dtmax,降低左心室LVEDP(p<0.05),改善了I/R损伤的心肌收缩/舒张功能。 2.与对照组相比,I/R后可降低E[Ca2+]i振幅、C[Ca2+]i振幅,延长E[Ca2+]i衰减一半所需要的时间(T50)、钙瞬变达峰值时程(TTPCa)、C[Ca2+]i衰减一半所需要的时间(T50)(p<0.01~0.05)。而GBE50可增强I/R损伤细胞的E[Ca2+]i振幅、C[Ca2+]i振幅,延长E[Ca2+]i衰减一半所需要的时间(T50)、钙瞬变达峰值时程(TTPCa)、C[Ca2+]i衰减一半所需要的时间(T50)(p<0.01~0.05)。 3.与对照组相比,I/R后ICa-L的最大电流密度明显升高,I-V曲线下移(p<0.05),GBE50使I/R损伤细胞的ICa-L的最大电流密度略降低(p>0.05)。I/R和Control相比使INCX的外向电流明显增大(p<0.01),GBE50以抑制I/R损伤细胞的INCX的外向电流为主,其抑制率为32.08%(p<0.05)。而三组之间的内向电流相比没有明显差异性。I/R组IKATP通道得到开放,和对照组相比,0mV电压下的电流密度上升(P<0.01);而使用GBE50灌流则进一步促进了IKATP通道的开放了,其电流密度比I/R组提升了140%(P<0.05)。 4.I/R后,心肌细胞钠钙交换通道蛋白NCX1表达增加(P<0.01); GBE50组和I/R模型组相比,NCX1表达略降低,但不具统计学意义。I/R后,心肌细胞Ca-L通道α亚基Cav1.2表达增加,但使用GBE50后,能降低该基因的表达(P<0.01)。 5.对照组、I/R模型组、GBE50组、GBE50与格列苯脲联合使用四组对比,KATP通道蛋白KIR6.2表达量未见明显变化。I/R模型组和对照组相比,SUR2亚基表达明显升高(p<0.01); GBE50组,比起I/R模型组,SUR2亚基表达量又增高了40%(p<0.05); GBE50与格列苯脲联合使用组,与GBE50组相比,SUR2亚基表达量又恢复至对照组水平(p<0.01)。I/R模型组和对照组相比,大鼠心室肌SERCA2蛋白表达明显降低(p<0.01); GBE50加药组和I/R模型组相比,SERCA2蛋白表达升高了36.72%(p<0.01)。 结论: GBE50能改善I/R损伤的心肌收缩/舒张功能,此作用与减轻I/R期间心肌钙调控蛋白(包括Cav1.2、SUR2、SERCA2)的异常表达,改善I/R后RyR、SERCA、NCX的活性,抑制了I/R后ICa-L电流、ISCX的外向电流、促进开放了IKATP电流,维持I/R期间钙相关电生理的稳定性,最终调节I/R期间的钙稳态,减轻钙超载有关。