H2S对豚鼠左心室流出道自律细胞电活动的影响
H2S对豚鼠左心室流出道自律细胞电活动
的影响
陕西医学杂志2009年8月第38卷第8期945
HS对豚鼠左心室流出道自律细胞电活动的影响※
河北北方学院生理教研室(张家口075000)
陈立锋赵兰平范凌?马建伟温晓竞葛赋贵陈彦静张晓云李建东 摘要目的:探讨硫化氢(HS)对豚鼠左心室流出道自律细胞电生理特性的影响.
:
用
微电极细胞内记录技术,观测硫化氢对左心室流出道自发慢反应电位的影响.观测指标:
最大舒张电位(MDP),动作电位幅度(APA),0相最大去极速度(Vmax),4相自动去极速度
(VDD),复极8O和9O%时间(APD.andAPD..)以及自发放电频率(RPF).结果:?50/~mol/
LNaHS灌流后,RPF和VDD减慢(P<0.05).?100/lmol/LnaHS与对照组比较,除使RPF和
VDD减慢(P<0.01)外,APA显着减小(P<0.01).?200gmol/LNaHS与对照组比较,除使
RPF和VDD减慢(P<0.01)外,APA显着减小(P<0.01),MDP的绝对值显着减小(P<0.
05),APA显着减小(P<O.01).200/~mol/L与50/amol/LNaHS比较,RPF,VDD显着减慢(P<
0.01),APA显着减小(P<0.01),MDP的绝对值显着减小(P<0.05).?400~mol/LNaHS与
对照组比较,除使RPF和VDD减慢(P<0.01)外,APA显着减小(P<0.01),MDP
的绝对值显
着减小(P<0.01),APA显着减小(P<0.01).400gmol/L与50/~mol/LNaHS比
较,RPF,VDD
显着减慢(P<0.01),APA和MDP的绝对值显着减小(P<0.01).400gmol/LNaHS
与
100~mol/LNaHS比较,APA和MDP的绝对值显着减小(P<0.01).结论:H2S可降
低左心室流
出道组织的自律性.
主题词心室功能,左@自律细胞电生理学动物,实验豚鼠 硫化氢(H.S)是继一氧化氮(Nitrogen monoxidum,NO)和一氧化碳(Carbonmonoxide,CO)
后新近发现的第三个气体信使分子.在中枢神经系统 中参与海马的长时程增强效应_1].H.S还能舒张消化 道平滑肌[2].在心血管系统,HS具有多种生理调节功 能,并在多种心血管疾病的发生发展中发挥一定作 用[3"].但是,对心室流出道的研究尚未开展.本研究采 用标准玻璃微电极细胞内记录技术,观察了硫化氢 (HS)对左心室流出道部位自发慢反应电位的影响, 期望对源于心室流出道的特发性心律失常的发生机 制,提供电生理学的实验依据,也为开发新的治疗心律 失常的药物提供研究方向.
和方法
1动物及试剂豚鼠,雌雄不拘,200350g,中
国医学科学院实验动物研究所提供.NaHS由HC1和 Na.S临用前新配置.
2方法
※河北省教育厅基金资助项目(No.2007104) 河北北方学院基金资助项目
?河北北方学院附属第一医院血液科
#通讯作者
2.1标本制备豚鼠击昏后迅速开胸取出心脏,
并用O.饱和的改良Locke液中,主动脉前庭标本制 成参见文献_5].制好的标本用不锈钢针固定于灌流槽 (1.5cm×2cm,容积约4m1)内的硅橡胶上.用O饱和 的改良Locke液进行恒温(35?1C),恒速(10ml/ min)灌流,标本在灌流液中稳定30min后开始实验. 2.2电位引导玻璃微电极充以饱和KCI电极 液后,直流电阻为10~20Mfl.将电极插人标本靠近右 瓣与后瓣中间的下方部位,多数即可直接记录到自发 慢反应电位;若记录不到,则将刺激电极置于标本远离 瓣膜一端的心肌组织上,给予波宽2ms,1Hz,两倍阈 强度的方波刺激(Yc一2型刺激器,成都仪器厂),刺激 时间由数秒至数分钟不等,直至诱发出稳定的自发节 律,即停止电刺激开始实验.自发慢反应电位经SWF一 1B型微电极放大器(成都仪器厂生产)放大,经 RM6280C多道生理信号采集系统(成都仪器厂生产) 输入微机,自动显示电信号,并分析自发慢反应电位的 各项参数指标.
2.3观察指标最大舒张电位(Maximal diastolicpotential,MDP),动作电位幅度(Amplitude ofactionpotential,APA),0相最大去极速度
(Maximalrateofdepo1arization,Vmax),4相自动去 946陕西医学杂志2009年8月第38卷第8期 极速度(Velocityofdiastolicdepolarization,VDD),复 极80和90时间(8O%and90ofdurationof
actionpotential,APD80andAPD9.)以及自发放电频率 (Rateofpacemakerfiring,RPF).
2.4实验过程和分组待自发节律稳定10min 后,开始采集一组正常的自发慢反应电位作对照,然后 改用含有不同浓度并以O.饱和的NariS(50,100,
200,400Fmol/L)液灌流,分别记录每次灌流后1,2,3, 5,10,15,20min时的电位变化.最后,再用O饱和的
改良Locke液进行冲洗25min,观察自发性慢反应电 位的恢复情况.实验分组:?对照组(一8);?
50Fmol/LNariS(一8);(100/~mol/LNaHS(一8);
?200Fmol/LNariS(一8);?400t~mol/LNariS( ===8).
3统计学处理数据以数据用?S表示,给药
前后各项指标采用自身配对f检验.组间比较采用
one—wayANOVA和t检验.以P<0.05作为判断差 异显着性的指标.
结果
用50/~mol/LNaHS灌流时,VDD和RPF开始减慢, 和正常对照组相比有显着差异(P<O.05)(见附表). ?100Fmol/LNariS与对照组比较,除使RPF和
VDD减慢(P<0.01)外,APA显着减小(P<0.01). ?200/~mol/LNariS与对照组比较,除使RPF和
VDD减慢(P<0.01)外,APA显着减小(尸<0.01), MDP的绝对值显着减小(P<0.05),APA显着减小
(P<0.01).200Fmol/L与50/~mol/LNaHS比较,
RPF,VDD显着减慢(P<0.01),APA显着减小(P< 0.01),MDP的绝对值显着减小(P<0.05).?
400>mol/LNariS与对照组比较,除使RPF和VDD 减慢(P<0.01)外,APA显着减小(P<0.01),MDP 的绝对值显着减小(P<0.01),APA显着减小(P<0. 01).400~mol/L与50/~mol/LNaHS比较,RPF,VDD 显着减慢(P<O.01),APA和MDP的绝对值显着减
小(P<O.01).400t~mol/LNariS与100/~mol/LNaHS 比较,APA和MDP的绝对值显着减小(P<0.01).
用400Fmol/L灌流时,有2例到8min左右时,自
发慢反应电位消失,经冲洗后又恢复了.
HS对左心室流出道自律细胞电活动的影响:?
附表H.s对左心室流出道自发慢反应电位的影响(?S,n一8)
MDP(mV)Vmax(V/s)APA(mV)APDso(ms)APDgo(ms) 对照组
NaHS50p.mol/L组
NaHSl00gmol/L组
NaHS200~mol/L组
NaHS400~mol/L组
washout
34.74?6.97129.42士6.0058.12?10.0610.69?2.5959.25?4.22157.6?13.42183.08士9.14
28.36士2.27120.45?7.1451.21?4.368.62土1.9154.59?5.67158.29土10.33l85.1土7.23
21.6l?4.O2#96.63土18.73**49.52土4.947.94土1.6052.74土3.47**161.6?9.35190.31?10.65
19.62土2.51**St85.57土19.60**#St43.10土5.70*#+8.25?1.4244.O0士2.76**##++158.71?9.91184.2士10.5O
17.35土2.63*#79.30士l8.29**#St38.09?5..41**##++8.25?1.O84O.65土6.12**##++159.39土10.70186.88土9.24
32.00士4.39126.95?5.7853.42土11.888.70?1.3756.20?5.39157.69?8.3O185.55?1O.22
注:与对照组相比*P<0.05,**P<O.01;与50/~mol/LNaHS相比#P<0.05,##P<O.01;与100~mol/LNaHS相比+P<0.05,++P<O.O1. 讨论
HS长期被认为是一种有毒的气体,是造成空气
水源污染以及造成某些职业病的主要危害物质之一.
9o年代中期,随着对机体内源性气体信号分子研究的
深入,发现机体内源生成的Hs气体具有调节神经系 统以及心血管系统功能的作用l_】],近年来被认为可能 是继No和CO后又一种新的气体信号分子.内源性 HS是体内含硫氨基酸(蛋氨酸)代谢生成半胱氨酸 后,在胱硫醚一f}_合成酶(CBS)和胱硫醚一丫一裂解酶 (CSE)催化下生成Hs的l7;后者可进入线粒体进一 步代谢生成硫酸盐,或通过在细胞浆中甲基化或与血 红蛋白结合等途径清除.Zhao等[2]测定大鼠血清中 HS的含量约为45.6?14.2/~mol/L,在心脏以及各种 血管组织中也能检测到H.S的存在.
Hs分子在体内以两种形式存在,一种以气体形 式,另一种则以硫氢化钠(NaHs)形式存在.Naris在 体内可解离成钠离子和硫氢根离子,后者与体内氢离 子结合生成Hs.体内HS和NariS间形成动态的平 衡,1/3H.s为气体分子,2/3为NariS形式,以此维持 Hs在体内的稳定,而且还不改变内环境的pH值水 平.因此,我们观察H.S的心脏效应,应用NariS灌流. H.S这种新的气体信号分子的效应机制与NO和 CO有显着不同,不以cGMP为第二信使,可能有多种 不同的信号转导途径].Zhao等[2]应用各种K通道特 异性阻断剂和膜片钳技术,证实H.s舒张血管的作用 主要通过开启KATP通道,造成细胞膜超极化,是一种 内源性KATP通道开放剂.本研究出现左心室流出道 自发慢反应电位的RPF和VDD减慢,推测HS可能 通过开放KATP通道,使钾离子外流增加造成左心室 流出道细胞膜4期的IK衰减速度减慢,即外向电流衰 减减慢;同时,由于钾离子外流,可抑制钙离子内流,使 4期后半期钙内流减少,即内向离子流减小;4期外向 (下转第950页)
950陕西医学杂志2009年8月第38卷第8期 的改变,但是抑郁改变大鼠心室肌离子通道表达的确 切机理目前尚不清楚,可能与下列两条途径有关:?抑 郁引起持续的交感神经兴奋和迷走神经抑制,儿茶酚 胺释放增多[8],通过心室肌p受体途径,不断激活L型 钙通道.为了适应这种需要,L型钙通道代偿性地表达 上调.L型钙通道是心室肌细胞外Ca.进入细胞内的 主要通道,其表达增加使Ca抖流(ICa,L)密度增加,心 室肌细胞内ca浓度升高,激活细胞内信号通路,引 起NCX代偿性地表达上调[9].?抑郁引起免疫系统功 能异常,通过TNF—a,IL一1p等改变离子通道的表达.L 型钙通道及NCX的表达上调使主要在动作电位平台 期活动的ca流(ICa,L)密度增加及NCX的正向转 运增加,使心室肌复极异常,MAPD90及VERP延长. 本研究中DM组大鼠心室肌Kv4.2和Kv4.3的 表达较HC组减少了69%,而L型钙通道及NCX的 表达两组间无统计学差异,同以往文献报道一致. Kv4.2和Kv4.3编码瞬时外向钾通道,该通道是形成 动作电位1位相复极的主要离子通道,其表达下调可 引起瞬时外向K流(Ito)的减少,导致复极异常, MAPD90和VERP延长.
本实验结果还显示:与HC组比较,DEP+DM组 大鼠心室肌NCX的表达增加了109,Kv4.2的表达 减少了68,Kv4.3的表达减少了70;DEP+DM 组Kv4.2及Kv4.3的表达较DEP组分别减少了689/6 和67;DEP+DM组NCX的表达较DM组增加了 115.即DEP+DM组既有类似于DEP组NCx表达 的上调,又有类似于DM组Kv4.2和Kv4.3表达的下 调.提示抑郁与糖尿病对大鼠心室肌离子通道表达的
影响有一定的累积作用.
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(收稿:2008—10—27)
(上接第946页)
电流衰减减慢和内向离子流减小使4期自动除极的速 度减慢,从而使豚鼠左心室流出道自发慢反应电位 RPF和VDD减慢.本研究也出现了左心室流出道自 发慢反应电位的MDP的绝对值和APA显着减小,推 测H.S可能通过开放KATP通道,促进钾离子外流, 抑制钙离子内流,使0期去极的幅度减小,从而使
APA显着减小,随着APA显着减小,MDP的绝对值 也随之减小.
HS作为一种内源性KATP通道开放剂,可能对
心室流出道具有重要的生理和病理生理意义,对其更 多的了解有待于进一步的研究.
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