细胞外pH值对超极化激活环核苷酸门控阳离子通道的调节作用研究

摘要

背景:目前心脑血管疾病已成为威胁我国人民健康和小康建设的最主要的公共卫生问题。我国每年因心血管疾病包括冠心病和脑卒中的死亡人数约为150万。在心肌梗塞患者发病时，其局部的缺血缺氧会导致局部较严重的酸中毒，由于血液循环障碍时，不利于代谢产物的排出，而且酸中毒时对局部组织的影响也非常大，特别是对冠脉平滑肌和心肌细胞，因而，在临床上及时的纠正酸中毒将极大的减少了对心梗心肌细胞的损害。揭示酸中毒对心肌细胞损害的机制，将有助于对某些心脏疾病的预后提供理论基础。在某些疾病导致机体酸中毒时，会改变心肌的窦性心率，心输出量减少等症状。在正常情况下窦房结是生理起搏点，控制着心脏的跳动，窦房结细胞自动除极频率决定着心率的快慢。参与窦房结自动除极的离子流目前认为有以下几种:超极化激活的内向阳离子电流If、持续性内向离子流IST、内向钙电流ICa-T、钠钙交换电流INa/Ca、延迟整流性钾电流Ik、背景电流（包括钠流和钾流）、D型ICa-L。超极化激活的环核苷门控离子通道（hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel，HCN），目前认为主要有钠离子和钾离子流通过，近期有研究发现还有钙离子流的成分。HCN通道介导的起搏电流引起窦房结细胞舒张期去极化，从而在心脏自主搏动及心律的调节等方面起重要的生理作用。体内HCN通道在心脏起博细胞中呈高表达，参与心脏起博的产生及心率调控。有实验表明，在机体酸中毒时，心率是减慢的，但是对HCN通道的功能变化尚不明确。HCN通道包括四个亚基，其中心脏中包括3个亚基(HCN1，HCN2，HCN4)，这三个亚基在心脏中有可能是同聚体或者是异聚体，为了揭示细胞外不同PH值对HCN通道不同亚基的影响，本实验利用爪蟾卵母细胞建立表达HCN通道不同亚基的同聚体及异聚体表达模型，来观察细胞外酸性液对HCN通道不同亚基同聚体或者是异聚体通道电流的影响。
　　目的:建立爪蟾卵母细胞表达的HCN通道同聚体或者异聚体的细胞模型，观察不同PH酸性液对HCN通道电流的影响。
　　方法:将HCN1、HCN2的cDNA体外转录为cRNA后，分别注射至去除滤泡膜的非洲爪蟾卵母细胞中，表达1-3天后使用双电极电压钳技术记录HCN通道电流，非选择性阻断剂CsCl可将其完全阻断，成功建立了爪蟾卵母细胞表达的HCN通道细胞模型，使用不同PH酸性液观察对HCN通道同聚体及异聚体电流的影响。
　　结果:在爪蟾卵母细胞表达的HCN1及HCN2通道的同聚体细胞模型上，记录到了超极化激活的内向阳离子电流，可被非选择性阻断剂CsC1所阻断。在1mmol/L的CsCl作用下，HCN通道产生的电流显著减小，在-140mV水平，HCN1电流值减少率为83.4％±9.5％(n=5，P＜0.001);HCN2产生的电流减少率为99.7％±0.6％(n=4，P＜0.001)。TRIP8b是HCN1的辅助亚基，可使HCN1的电流幅度显著增大。与HCN1组相比，HCN1的mRNAs稀释4倍后等比例与辅助亚基TRIP8b注入细胞后，其电流幅度仍明显增大，且HCN1+TRIP8b组电流幅度的增大有统计学意义。在不同pH酸性液作用下，HCN1及HCN2同聚体和异聚体通道电流被抑制，且其电流幅度随pH值的降低而减小。在-140mV水平，从pH6.5至pH5.0，HCN1电流值减少率为24.6％±8.1％(n=6，P＜0.001);HCN2产生的电流减少率为25.6％±6.8％(n=4，P＜0.01);HCN1+HCN2的电流减少率为21.3％±6.5％(n=4，P＜0.001);在不同pH碱性液作用下，HCN1及HCN2同聚体和异聚体通道电流幅度改变并无统计学意义。在-140 mV水平，从pH7.5至pH8.0时， HCN1电流减少率为1.9％±0.1％(n=3，P＞0.05);HCN1+HCN2异聚体电流减少率为5.6％±2.0％(n=3，P＞0.05)。
　　结论:1.HCN1及HCN2的同聚体和异聚体通道能够在爪蟾卵母细胞中成功表达;2.在不同pH值的酸性液中HCN1及HCN2的同聚体和异聚体通道电流幅度随pH值的降低而减小;3.在不同pH值的碱性液中，HCN1及HCN2的同聚体和异聚体通道电流幅度并无明显变化;4.机体在酸中毒情况下心率的改变，可能与HCN通道电流在酸性液中被抑制有关。

目录

声明

摘要

(一)前言

(二)材料和方法

1 材料

2 方法

(三)结果

1 利用爪蟾卵母细胞建立HCN通道不同亚基的表达模型

2 细胞外pH值对超极化激活环核苷酸门控阳离子通道的调节作用研究

(四)讨论

(五)结论

参考文献

综述 心脏的HCN通道

附录

五、攻读学位期间发表论文情况

致谢