肥厚心肌细胞钠通道电流

肥厚心肌细胞钠通道电流 肥厚心肌细胞钠通道电流 中华高血压杂志2007年3月第15卷第3期ChinJHypertension,Mar2007,Vo1.15No3?241? 肥厚心肌细胞钠通道电流 黄至斌,伍卫,方昶,韦育林 ? 论着? 【摘要】目的探讨自发高血压大鼠(SHR)肥厚心肌钠通道电流的动态演变规律及与左心室肥厚的关系. 方法采用全细胞膜片钳技术记录1O,24和34周龄SHR左心室心肌钠通道电流及膜电容,同时测定大鼠动脉 收缩压和左心室质量指数,以1O周龄Wistar大鼠为对照组.结果(1)SHR的左心室质量指数及膜电容明显大 于Wistar大鼠(P<O.O1).在SHR中,各组大鼠的膜电容和左心室质量指数具有明显差别(P%0.01).(2)10 周龄和24周龄SHR肥厚心肌钠通道电流密度与lO周龄Wistar大鼠比较无明显变化(P>0.05);34周龄SHR 肥厚心肌钠通道电流密度>1O周龄Wistar大鼠[(一18.3?1.9)pA/pFVS(一15,3士2.0)pA/pF,P<0.05). (3)钠通道电流密度与左心室质量指数呈正相关关系(r一0.879,P%0.01).结论左心室肥厚越明显,钠通道 电流密度越升高. 【关键词】高血压;左心室肥厚;离子通道;钠通道 SodiumChannelCurrentInHypertrophiedMyocardiocytesinSpontaneouslyhypertensive RatHUANGZhi—bin, WUWei,FANG'Chang,wE,Yu—lin.DepartmentofCardiology,TheSecondAffiliatedHospitalofSUN Yat-senUniversity,Guangzhou510120,China [Abstract]ObjectiveTostudythechangeinsodiumchannelcurrent(IN)inthedevelopementoftheleft ventricularhypertrophyinspontaneouslyhypertensiverat(SHR).MethodsINandmembranecapacitance (MC)weremeasuredinmyocytesof10,24and34一weekSHRbythewhole-cellpatch— clamptechnique.Systolic bloodpressure(SBP)andleftventricularmassindex(LVMI)weredetemined.1O-weekoldWistarratsservedas controls.ResultsLVMIandMCofSHRweresignificantlyhigherthanthoseofWistarrat(P~0.01).LVMI andMCweresignificantlydifferentamong3agegroupsofSHR(P<0.01).ThedensityofINin10and24一 weekSHRwereofnodifferentfromthatoflO-weekWistarrat(P>0.05),howeverthedensityofINin34一 weekSHRwerehigherthanthoseofWistarrat(一18.3?1.9)VS(一15.3? 2.O)pA/F,P<0.055.Thedensi— tyofiNwassignificantlyrelatedwithLVMI(r一 0.879,P<O.01).ConclusionThedensityofINinmyo— cyteswasassociatewiththedegreeofhypertrophyofleftventriele. [Keywords]Hypertension;Leftventricularhypertrophy;Ionicchannel;Sodiumchannel 左心室肥厚过程中心肌离子通道电流发生变化, 使肥厚心肌动作电位时程明显延长,导致肥厚心肌容 易发生恶性室性心律失常,这与左心室肥厚患者心脏 性猝死(SCD)发生率明显升高有着密切的关系,且心 肌肥厚越明显,SCD发生率越高].从离子通道水 平研究肥厚心肌离子通道电流的变化规律,可以更进 一 步了解肥厚心肌恶性室性心律失常的发生机制,有 助于防治心肌肥厚患者心脏性猝死.钠电流(工) 是心肌细胞除极电流,对心肌细胞兴奋性,传导性和 收稿日期:2006—1卜21 作者单位:中山大学附属第二医院心内科广州510120,通讯作者 伍卫,E—mail:Wt1.wei@medmail.com.ca 心肌有效不应期有着重要的影响作用.目前对肥厚 心肌工的研究极少,特别是心肌肥厚过程中工的 动态变化特点及心肌肥厚程度与工的关系的研究 更为罕见l_3.].本研究从不同肥厚程度心肌工 的变化特点,为进一步了解肥厚心肌心律失常发生机 制提供基础理论依据. 1材料与方法 1.1实验动物及分组 3O只1O周龄雄性自发高血压大鼠(SHR)随机 分成3组,每组1O只.1组在1O周龄进行实验即1O 周龄组;1组喂养至24周龄进行实验即24周龄组;1 ? 242?中华高血压杂志2007年3月第15卷第3期ChinJHypertension,Mar2007,Vo1.15No3 组喂养至34周龄进行实验即34周龄组.1O只1O织置于装有3mLKB液的小试管中,细吸管抽吸,静 周龄雄性Wistar大鼠为对照组.止沉淀后去除上清液,加入新KB液,置于O,4?冰 1.2尾动脉收缩压的测定箱中保存,一般在4h后使用. 大鼠4O?预热5,10min,采用RBP一1型鼠尾1.6全细胞膜片钳记录(wholecellpatch—clampre一 血压测定仪,测量大鼠清醒和安静条件下的尾动脉收cording) 缩压(1mmHg一0.133kPa),连测3次取平均值.保持室温26,3O?.取细胞悬液加 入细胞池 1.3心脏质量指数和左心室质量指数的测定中,静置5min使细胞充分贴壁,细胞外液灌流,选取 开胸取出心脏,用生理盐水清洗,滤纸吸干,称横纹清晰细胞进行实验.电极用玻璃毛细管经微电 量;全心质量与体质量的比值为心脏质量指数;沿房极拉制仪(Narishige公司,PP一830型,日本),分两步 室环剪去心房及右心室游离壁,称量余下的左心室游拉制,充满电极内液后电阻为2,5MI2,当电极与膜 离壁和室间隔作为左心室质量,左心室质量与体质量形成高阻抗封接后(阻抗1>GQ),轻轻吸破细胞膜 的比值为左室质量指数.形成全细胞模式,刺激脉冲的产生和信号采集均由 1.4实验液体Pclamp7.0记录软件完成,离子通道电流通过膜片钳 1.4.1分离心肌细胞液体放大器放大,经AD/DA转换器输入IBM—PC机硬盘 无钙台氏液成分:NaC1136mmol/L,KC15.4中,用clamp{it程序分析资料.记录心肌不同的离子 mmol/L,NaH2PO40.33mmol/L,MgC12?6H2O通道电流采用不同的钳制电压(Holdingpotential, 1.0mmol/L,HEPES10.0mmol/L,Glucose10HP)和不同的指令电位(Commandpotential,CP)程 mmol/L,pH7.4,NaOH调节.序,不同的细胞外液及电极内液.膜电容(membrane KB液成分:K—glutamate50mmol/L,KOH20capacitance,MC)是指单位电压下,从膜一侧转移到 mmol/L,KC140mmol/L,Taurine20mmol/L,KH2另一侧的电荷量,在所有的细胞中膜电容均接近1 PO20mmol/L,MgC1.?6H.O3.0mmol/L,#F/cm.,因此,膜电容的大小直接与细胞体积和细胞 EGTA0.5mmol/L,HEPES10.0mmol/L,Glucose面积有关.测得的膜电流除以膜电容,即为电流密 ?6H.O10mmol/L,pH7.4,KOH调节.度,代表单位体积的电流量,单位pA/pF电流密度可 1.4.2测定钠通道电流的电极内外液以排除细胞面积大小对离子通道电流的影响.电流 电极内液成分:CsC120.0mmol/L,CsF110.0一电压曲线(I—V曲线):以膜电位为x轴,各CP下 mmol/L,NaC15.0mmol/L,HEPES5.0mmol/L,的电流密度值为Y轴作图,即得I—V曲线图.记录 EGTA5.0mmol/L,MgC12?6H2O1.0mmol/L,IN时,HP一100mV,CP从一8O,一50mV,步长 Na2一ATP5.0mmol/L,pH7.2,KOH调节.10mV,持续时间100ms,刺激频率0.5Hz. 细胞外灌流液成分:NaC15.0mmol/L,Choline-1.7统计学方法 C1130.0mmol/L,CsC15.4mmol/L,HEPES10.0计量资料以均数?标准差(?s)表示,组间差异 mmol/L,MgC1.?6H.O1.0mmol/L,NaH.PO5.0显着性采用单因素方差分析,两变量相关性采用直线 mmol/L,CaC1.1.0mmol/L,Glucoze?H.O10相关分析,应用SPSSIO.0软件包进行统计分析,P< mmol/L,Nicardipine0.001mmol/L,pH7.4,CsOH0.05为差异有统计学意义. 调节. 1.5心肌细胞分离方法2结果 采用经典的酶分离心肌细胞方法.大鼠击昏后 颈动脉放血,迅速开胸,取出心脏,在4?无钙台氏液2.1大鼠一般生理指标 中去除脂肪和心包膜,主动脉插管与Langendor{{灌各周龄SHR的动脉收缩压,心脏质量指数和左 流装置连接.37?恒温无钙台氏液经主动脉逆行灌心室质量指数明显大于1O周龄Wistar大鼠(P< 注10min,再用含有胶原酶?(0.6,0.8g/L)和0.01).34周龄SHR心脏质量指数和左心室质量指 BSL(1g/L)的37?恒温无钙台氏液灌流,灌流压为数明显>10周龄和24周龄SHR(P<0.01);24周龄 80cmH.O.灌流液均通以混合气(95o.和59,6SHR心脏质量指数和左心室质量指数明显>1O周 CO.),灌流约30min,心脏变软,颜色变浅时开始取龄SHR(P<0.01).24周龄和34周龄SHR动脉收 左心室组织,每隔5min取1次,直至50min,心肌组缩压明显高于1O周龄SHR(P<0.01);24周龄 中华高血压杂志2007年3月第15卷第3期ChinJHypertension,Mar2007,Vo1.15No3?243' SHR动脉收缩压与34周龄SHR之间差异无统计学意义(表1). 表1各组大鼠的一般生理指标(士s,n--5) 注:SHR:自Rff~K,:k鼠;BW:体质量;LVM:左心室质量;LVMI:左心室质量指数SBP:收缩压.与10周龄Wistar大鼠比较,a:P< 0.O1;与1O周龄SHR比较,b:P<O.01;与24周龄SHR比较,c:P<O.O1. 2.2心肌细胞膜电容(MC)和I电流特点 1O周龄和24周龄SHR心肌1电流密度与 1O周龄Wistar大鼠比较无明显变化(P>O.05);34 周龄SHR心肌I电流密度高于1O周龄Wistar 大鼠(P<O.05).SHR心肌膜电容明显大于1O周 龄Wistar大鼠(P<0.O1),在SHR中,周龄越大, 心肌膜电容越大(P<O.O1).各周龄SHR钠通道 电流的5O%激活和灭活电压与Wistar大鼠相比无 明显差别(P>O.05,表2,图1,2). 2.3SHR中各参数的相关关系 I电流密度与左室质量指数,周龄和膜电容 均呈正相关关系(P<O.O1);左心室质量指数和细 胞膜电容均与大鼠周龄呈正相关关系(P<O.O1); 左心室质量指数与细胞膜电容呈正相关关系(P< 1000 O . 1000 . 2000 O.OO0.000.100.100.200.2 时间,(sl 时间I(sl 0.O1,表3). 电流密度(pA/pF1 . 1OO-IIO.6O.3O.1O103000 '一j7\( - 0- 图1Wistar大鼠和不同周龄SHRIN.的电流密度一电压曲线 1000 O . 1000 . 2000 . 3000 - 4000 . 0000 O 时间I(sl 34~SHR=== 图2各周龄SHR和Wistar大鼠的钠电流图 时间,(sl 一《dl,一璃脚一《dl,一璃脚 ? 244?中华高血压杂志2007年3月第15卷第3期 ChinJHypertension,Mar2007,Vo1.15No3 注:SHR:自发性高血压大鼠;Vn_55O灭活电压;Vo5:5O激活电压;MC:膜电容;IN: 钠电流.与1O周龄Wistar大鼠比较,a:P d0.05;与1O周龄SHR比较,b:P<O.05;与24周龄SHR比较,c:P<O.05. 表3SHR中各参数的相关关系 注:SHR:自发性高血压大鼠;LVMI:左心室质量指数. 3讨论 I是心肌细胞除极的主要电流,对心肌细胞 的兴奋和传导起着重要作用.心肌1.电流密度增 加可以引起心肌兴奋性和传导功能增强,而心肌 I电流密度减少导致心肌传导缓慢,使心肌容易 发生折返性心律失常. 李勋等研究发现16,24周龄SHR肥厚心肌 I电流密度无明显变化,提示肥厚心肌1数量 随心肌细胞肥大而呈比例增加,肥厚心肌动作电位 时程延长及兴奋传导异常与其无关.本实验结果表 明,10周龄和24周龄SHR肥厚心肌I电流密度 无明显变化,与上述研究的结果相似,但34周龄 SHR肥厚心肌I电流密度明显增加,与Ahmmed 等研究结果相似. 本实验结果表明肥厚心肌I电流密度与左室 质量指数呈明显正相关,在10和24周龄SHR肥厚 心肌中I电流密度无明显变化,而在34周龄 SHR肥厚心肌中I电流密度明显升高,同时本实 验结果提示各周龄SHR肥厚心肌钠通道电流的 509/6激活和灭活电压与Wistar大鼠无区别,这与国 外有关研究结果相似,提示可能在一定心肌肥厚程 度内I数量或钠通道通透性随心肌细胞肥大呈比 例增加,但心肌严重肥厚时I数量或钠通道通透 性增加可能明显快于心肌细胞的肥大]. Song等]研究提示,1电流密度增加可以引 起心肌细胞内钠离子浓度和钙离子浓度明显升高, 使心肌细胞容易发生早期后除极,有利于心律失常 的发生.本实验表明34周龄肥厚心肌细胞I.电 流密度明显升高,提示34周龄肥厚心肌细胞容易出 现细胞内钠离子浓度和钙离子浓度明显升高,而 Baek等]研究提示肥厚心肌细胞Na十__K'.ATP酶 活性明显降低,此时心肌细胞为维持细胞内环境稳 定,可能通过增强Na十__Ca.交换体作用,将细胞内 过多钠离子泵出细胞.此时Na___Ca交换体功能 增强将产生外向电流,引起早期后除极导致触发活 动,使肥厚心肌容易发生心律失常;另外,细胞内钠 离子明显升高,可以使细胞内渗透压增高,引起心肌 细胞肿胀,引起容积调节性氯通道(Icl,vo.)开放,使 肥厚心肌动作电位时程缩短,可能有利于折返心律 失常发生【7].细胞内钙离子浓度明显升高,导致钙 相关离子通道电流激活,可能使肥厚心肌容易发生 触发性或折返性心律失常,也可能引起心肌兴奋一 耦联过程功能失调,使心肌收缩舒张功能出现异常, 加重心功能异常,可能使肥厚心肌更加容易发生心 律失常....]. 综上所述,工仅在心肌明显肥厚时电流密度 明显增加,可能促进肥厚心肌恶性室性心律失常的 发生.因此,通过降低I电流密度,可能有利于减 少明显肥厚心肌恶性室性心律失常的发生. 4参考文献 1KahanT,BergfeldtL.Leftventricularhypertrophyinhyper tension:itsarrhythmogeniepotentialFJ].Heart,2005,91:250— 中华高血压杂志2007年3月第15卷第3期ChinJHypertension,Mar2007,Vo1.15No3?245? 《中华高血压杂志》征稿征订启事 ? 简讯? 《中华高血压杂志》(CN11—554o/R,ISSN1673—7245)系原《高血压杂志》,是卫生部主管,中华预防医学 会,福建医科大学主办,高血压联盟(中国)的学术期刊,是国内目前唯一有关高血压及相关疾病诊疗,防治, 科研的医学专业期刊.以普及高血压防治知识,交流高血压及相关疾病的临床防治经验与科研,介绍国内外 最新动态为宗旨,坚持理论与实践,提高与普及相结合,百花齐放,百家争鸣的方针.被多家权威部门收录为 核心期刊,有中文核心期刊,中国科技核心期刊,中国科技统计源期刊,中国核心期刊(遴选)数据库收录 期刊,中国医学核心期刊,中国学术期刊光盘版,万方数据库及有关医学数据库人编期刊,中国医学文摘内科 学收录核心期刊.杂志的影响因子逐年提高,稳步排在医学类期刊前列.本刊设有编辑部述评,学术争鸣, 焦点大家谈,综述,论着(包括临床医学,基础医学,预防医学),临床经验交流,讲座,读者来信,读者一作者, 编者,病例分析,临床研究快讯,国内外动态,继续教育园地等栏目.欢迎踊跃投稿. 本刊为月刊,大16开,铜版纸印刷,国内外发行,定价11元/册,全年定价132元.全国各地邮局订阅, 邮发代号:34.54.编辑部亦可办理邮购(2007年第1期可到编辑部补订),一次性订购5O册以上者,享受8 折优惠,欢迎订阅! 编辑部地址:福州市茶中路2O号《中华高血压杂志》编辑部 邮编:350005 电话:0591—87982785;传真:0591—83574968 电子信箱:zhgxyzz@126.com 网址: