硫化氢对豚鼠心室肌细胞内游离钙浓度的调节

摘要

目的：硫化氢（Hydrogen sulfide，H2S）被认为是继一氧化氮（Nitric Oxide，NO）、一氧化碳（Carbon Monoxide，CO）之后的第三种内源性气体信号分子，在体内发挥着重要的生理作用。在哺乳动物组织中，内源性H2S的产生可以由两种磷酸吡哆醛-5’-磷酸依赖性酶，即胱硫醚-β-合成酶（CBS）和胱硫醚-γ-裂解酶（CSE）催化合成。在心脏组织和动静脉组织中，主要是由CSE催化产生的。以往的研究工作显示，H2S在不同组织中发挥着不同的生理功能，其作用机制也不同。在神经系统，H2S通过诱导cAMP的产生提高了NMDA（N-甲基-D-天门冬氨酸）受体的敏感性。H2S作为一种内源性的神经调节因子参与调节了学习和记忆的过程。在心血管系统，H2S通过激活ATP敏感性钾离子通道（KATP通道）使细胞膜超极化来发挥其舒血管效应。给予外源性H2S，可以通过直接清除氧自由基，减少脂质过氧化物的积聚，来有效地保护缺血心肌细胞的收缩活性。研究表明KATP通道广泛地分布在心脏细胞中。内源性H2S对缺血预处理的心肌保护作用是通过蛋白激酶C的参与和开放KATP通道完成的。我们知道KATP通道状态主要受细胞内ATP水平的调控。提高细胞内ATP浓度水平可导致KATP通道的关闭。正常心肌细胞内有3-4mmol/L的ATP，这个浓度水平足以抑制KATP通道的活性。因此，在没有缺血的正常生理情况下，心肌细胞中的KATP通道处于失活的关闭状态。那么在正常生理情况下，H2S对正常心肌细胞作用的潜在机制如何?我们有必要去进一步探讨。有研究证实，硫化氢可以通过抑制L-型钙离子通道使钙离子内流减少，减轻钙超载来增强缺血再灌注心肌细胞的细胞活力。于是，我们推测H2S对正常心肌细胞的作用机制是否与L-型钙离子通道有关。
　　 本研究主要应用激光共聚焦显微荧光技术，研究硫氢化钠（NaHS，H2S的供体）对正常生理情况下豚鼠心室肌细胞内游离钙浓度（[Ca2+]i）的影响及其作用机制。
　　 方法：应用酶解技术分离得到豚鼠心室肌细胞，然后用含0.03％Pluronic F-127的Fluo3-AM溶液在37℃负载60分钟，最后用激光共聚焦显微荧光技术探测荧光信号并观察给药后荧光信号的变化。
　　 结果：（1）在正常台氏液中，NaHS（50，100，200μmol/L）可以使豚鼠心室肌细胞内钙荧光强度与空白对照组相比分别降低（6.35±0.88）％，（7.22±1.05）％，（8.93±1.35）％。（2）预先用L-型钙离子通道激动剂Bay K8644可以阻断正常台氏液中NaHS（100μmol/L）的效应。当预先应用10μmol/L BayK8644后，豚鼠心室肌细胞内钙荧光强度明显升高。100μmol/L NaHS只能使钙荧光强度降低（4.18±0.68）％。（3）预先用ATP敏感性钾离子通道（KATP通道）阻断剂glibenclamide20μmol/L，对正常台氏液中NaHS（100μmol/L）的作用无影响，NaHS仍然可以使钙荧光强度降低（5.76±1.15）％。（4）当预先应用ryanodine受体阻断剂ruthenium red30μmol/L后，豚鼠心室肌细胞内钙荧光强度可显著降低，再给予NaHS（100μmol/L）后细胞内钙荧光强度进一步降低（43.16±3.01）％。Ruthenium red不能阻断NaHS对豚鼠心室肌细胞内钙荧光强度的抑制作用。在预先用ruthenium red后，NaHS的抑钙作用明显增强。（5）NaHS（100μmol/L）不能抑制无钙台氏液中由低浓度ryanodine引起的钙荧光强度增加。当预先应用1.0nmol/L ryanodine后，豚鼠心室肌细胞内钙荧光强度升高。此作用不能被NaHS（100μmol/L）所抑制。（6）当细胞外液钙浓度由1mmol/L增加到10mmol/L而诱发心室肌细胞钙超载时，部分心室肌细胞产生可传播的钙波，NaHS（100μmol/L）可降低钙波的传播速度和持续时间，从而阻断钙波。
　　 结论：硫化氢可以降低豚鼠心室肌细胞内游离钙浓度，此作用与其抑制L-型电压门控钙通道减少细胞外 Ca2+内流有关。硫化氢对正常生理情况下豚鼠心室肌细胞发挥着重要的生理作用。

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RESULTS

附图

附表

DISCUSSION

CONCLUSION

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综述 硫化氢对心血管的保护作用

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