酸中毒对大鼠冠脉平滑肌张力的影响及机制研究

【摘要】研究背景：生理性事件或病理性疾病都可导致机体重要脏器如心脏和脑对能量的需求增加,高耗能组织短期或长期内对能量的过多需求,可导致有氧的三羧酸循环不能提供足够的能量,进而无氧的糖酵解过程增强,其提供能量的同时产生大量的酸性代谢产物如丙酮酸、乳酸等释放入血引起酸中毒。在心肌梗塞发生时,局部的缺血缺氧导致局部较严重的酸中毒,由于循环障碍时不利于代谢产物排出,酸中毒对局部组织的影响会较大,尤其是对CAASMCs和心肌细胞。研究表明,在猪CA、家兔CA、大鼠肠系膜动脉和主动脉酸中毒可引起动脉平滑肌张力减弱,在大鼠肺动脉和CA酸中毒能够引起动脉平滑肌张力增强。尤其是对大鼠CA的酸中毒研究存在争议,相关研究认为酸中毒舒张大鼠CA,引起冠脉流量增大。导致酸中毒对不同种属动物动脉以及同一种属如大鼠不同动脉作用差异的机制至今仍未阐明。更重要的是,目前已有研究表明酸中毒可造成心肌细胞受损,适当的碱化治疗对心肌细胞有保护作用,那么心梗时CA再通以及酸中毒的及时纠正对心梗后心肌损伤的恢复可能是非常重要的。因此,阐明酸中毒对CA张力的影响如何及其机制,以及其对不同动脉张力差异性影响的原因将有利于给临床缺血缺氧性疾病的治疗提供参考依据。研究目的：1.研究酸中毒对大鼠CA张力的影响,包括其对CA基础张力的影响,以及酸中毒条件下,CA对血管活性物质肌源性反应的影响如何。2.研究相同酸中毒条件下,大鼠CA,RIA和MA肌源性反应的异同点及其机制。3.ASMCs的L-型钙通道和Kv通道是调节动脉张力的重要通道,这些通道受酸中毒影响时其电流大小有何变化。4.酸中毒发生时极易影响到ASMCspHin值,而pHin值的稳态受到细胞膜上酸碱转运体的调节,本文进一步研究酸碱转运体抑制剂对酸中毒所致的动脉张力变化、ASMCs[Ca2+]in和pHin值变化的影响。5.阐明酸碱转运体与pHin值、[Ca2+]in和CA张力之间的关系。研究内容及方法：采用体重为200～220克成年♂Wistar大鼠,从器官、组织和细胞三个水平研究酸中毒对冠脉张力的影响及其机制。第一部分采用离体心脏恒压Langendorff灌流的方法观察酸中毒对CPF的影响。同时,为了排除心肌收缩力和心率变化对CPF的影响,采用离体CA插管恒压灌流的方式观察酸中毒时CA直径的变化。第二部分采用离体动脉环张力记录法,观察酸中毒时CA、RIA和MA基础张力的变化,以及其对CA由缩血管剂引起的收缩反应曲线的影响。观察外钙内流和内钙释放在酸中毒引起CA收缩过程中的作用。观察酸碱转运体抑制剂如：1μM州或3μMLans、10μMAmil、10μMIDIS和1μMKBR7943对酸中毒引起CA收缩的影响。第三部分观察酸中毒对CA、RIA和MA的ASMCs形态的影响。同时利用全细胞膜片钳技术,观察pHex值和pHin值变化对CAASMCsLTCC通道的影响以及pHex值变化对Kv通道的影响。为了探索pHex值变化对pHin值影响以及酸碱转运体在此过程中的作用,观察酸碱转运体抑制剂如：1μM或3μMLans、10μMAmil、10μMDIDS和1μMKBR7943对酸中毒引起的ASMCs[Ca2+]in和pHin值变化的影响。研究结果：1.酸中毒可使离体灌流心脏的LVP降低和CPF减小。在离体插管恒压灌流的CA可观察到CA直径随酸中毒程度增加而逐渐变小。2.在离体动脉环实验中,结果显示酸中毒仅仅引起CA基础张力升高,而对RIA和MA的张力没有影响。在相同酸中毒的条件下,由KCl或U46619引起的CA收缩反应明显增强。3.在酸中毒引起CA收缩的过程中,外Ca2+内流所起作用比内Ca2+释放要大。4.酸碱转运体抑制剂尤其是质子泵和Na+/HCO3-转运体的抑制剂明显抑制酸中毒引起的CA收缩,其中DIDS的作用较强。Na+/Ca2+交换体抑制剂KBR7943的作用也较明显,但远不及DIDS。5.急性分离单细胞实验结果表明,酸中毒特异性地使CAASMCs的长度缩短和面积变小。6.pHex值降低可使CAASMCs的Ba2+电流增强,相反可使MAASMCs的Ba2+电流减弱,而对RIAASMCs的Ba2+电流幅度没有显著影响。而pHin值降低时对Ba2+电流抑制作用和其升高对Ba2+电流增强作用,在CA和MAASMCs是一致的。7.pHex值降低可抑制CAASMCs的Kv通道电流,而对RIA和MA的Kv通道电流没有显著影响。8.pHex值降低也可特异性地使CAASMCs[Ca2+]in升高,而对RIA和MAASMCs[Ca2+]in没有显著影响。酸碱转运体抑制剂如质子泵抑制剂Lans和Na+/HCO3-转运体抑制剂DIDS可抑制酸中毒所致的[Ca2+]in的升高,其中DIDS的作用最强,而Amil对[Ca2+]in的变化几乎没有影响。9.pHex值降低可使CAASMCspHin值升高,相反使MAASMCs的pHin值降低。酸碱转运体抑制剂DIDS可使pHex值降低引起的CAASMCspHin值的升高作用受到抑制,Lans的此作用次之,而Amil的作用不显著。结论：酸中毒可引起或促进RCA的收缩,而对RIA和MA的静息张力没有显著影响。细胞外酸中毒增强RCAASMCs的LTCC电流和抑制其Kv电流,细胞外酸化或细胞内碱化可增强RCAASMCs的LTCC电流。细胞外酸化引起CAASMCs细胞内碱化,其碱化程度受到酸碱转运体抑制剂尤其是Na+/HCO3转运体和质子泵抑制剂的影响。据此我们推测,酸中毒引起RCA收缩、RCAASMCspHin值升高和电生理学的改变与细胞膜上的Na+/HCO3-转运体和质子泵有关。
【作者】牛龙刚；
【导师】张明升；
【作者基本信息】山西医科大学，生理学，2014，博士
【关键词】酸中毒；酸碱转运体；冠状动脉；血管收缩；Kv；

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