冬眠动物黄鼠心肌兴奋收缩耦联钙源的实验分析

本文比较冬眠动物黄鼠冬眠状态和活动状态心肌收缩的力一频率关系和力－间歇关系，以及Ｃｄ２＋和ｒｙａｎｏｄｉｎｅ对其动作电位和收缩力的影响。结果表明：（１）提高刺激频率对活动组具有负变力作用，而对冬眠组则是收缩为先增加后减弱的双相变化；冬眠组具有较强的间歇后收缩，并且刺激频率对其具有较强的调制作用；（２）与活动组相比，冬眠组动作电位前期时程和收缩期较短，收缩力较大，Ｃｄ２＋对其影响较小，但ｒｙａｎｏｄｉｎｅ对其收缩力有较强的抑制作用。上述结果从不同角度说明，黄鼠冬眠期间降低了其心肌兴奋收缩耦联对胞外钙内流的依赖性，强化了其心肌肌质网的钙源功能，这可能是冬眠动物心脏耐寒适应的重要条件。

心肌兴奋-收缩耦联在出生后哺乳动物发育中的变化

兴奋-收缩耦联是心肌收缩的关键机制,由于出生后早期未成熟心肌与成熟心肌结构组成存在极大差异,因此这两个阶段心肌兴奋-收缩耦联调控机制有很大的不同。虽然成年心肌兴奋-收缩耦联的机制已很清楚,但调控未成熟心肌此过程的机制则尚待阐明。对这种"未成熟机制"的深入了解对于小儿先天性心脏病的治疗有着不容忽视的指导意义。未成熟心肌不同于成熟心肌兴奋-收缩耦联过程之处主要是参与此过程的钙通道的差异,本文通过与成熟心肌细胞兴奋-收缩耦联机制的比较,综述未成熟心肌细胞在出生后发育过程中调控细胞内Ca2+的各种通道的表型变化以及参与心肌兴奋-收缩耦联过程的机制变化。

心脏的兴奋收缩耦联与心电图

心脏的基本功能和基本的活动形式有两种：电活动和机械活动。在每一个心动周期中都是电活动在前，机械活动在后，两者相差40-60ms。形成了兴奋与收缩的耦联。人们常把心脏比喻为循环系统中的一个动力泵，更确切地说心脏是一个电驱动的机械泵。

心肌细胞兴奋-收缩耦联过程中钙离子调控的研究进展

Ca2+作为细胞内重要的信使在心肌细胞兴奋-收缩耦联过程中起到重要作用,我们将钙离子对心肌细胞兴奋-收缩耦联过程的调控分为三个阶段:上游调控(胞浆中Ca2+升高),中枢调控(Ca2+与肌钙蛋白C结合),下游调控(粗细肌丝结合,形成横桥循环)。本文将对近几年发现的Ca2+在兴奋-收缩耦联过程中的调控作用进行介绍。

早期胚胎心肌细胞兴奋收缩耦联模式

目的研究胚胎心肌细胞兴奋收缩耦联的机理;方法使用膜片钳与钙离子浓度分析系统测量酶消化法得到的小鼠胚胎心肌细胞的膜电位与细胞内钙离子浓度;结果细胚胎心肌细胞存在两种兴奋收缩耦联模式,一种与正常成熟心肌细胞的兴奋收缩耦联模式类似,与细胞膜上的钠通道、L-钙离子通道相关;另一种由细胞内钙振荡诱发,这种钙振荡通过细胞膜上的钠钙交换蛋白引起了细胞膜电位的小幅度变化,该模式是一种更基本的兴奋收缩模式。近似熵分析表明,与后一种模式相比较,前一种模式的规律性更强。结论胚胎心肌细胞存在两种兴奋收缩耦联模式。

心肌兴奋收缩耦联过程中的钙调控

联系以膜电位变化为特征的细胞兴奋和以肌丝滑行为基础的肌肉收缩的中介过程通常称为兴奋收缩耦联。在所有参与调控心肌收缩功能的离子中,钙离子被认为是最重要的介导因子,因此验明钙离子参与介导心肌兴奋收缩耦联的方式和途径等特征无疑有益于更好地理解心脏的生理功能。

成年大鼠心肌细胞分离培养及兴奋-收缩耦联表征

目的比较两种细胞分离液分离成年大鼠心肌细胞,进一步表征成年大鼠心室肌细胞兴奋-收缩耦联。方法 Langendorff装置进行主动脉逆流灌流,分别用两种细胞分离液分离成年大鼠心肌细胞,无血清培养并进行腺病毒感染。显微镜下观察单个心肌细胞的形态学特点,荧光显微镜下检测病毒感染。采用IonOptix仪器检测心肌细胞肌节收缩-舒张指标以及心肌细胞钙离子摄入-排出指标。结果两种分离液均可获得70%横纹清晰的长杆状心肌细胞,培养可存活7 d以上。腺病毒感染48 h,绿色荧光蛋白持续表达7 d以上。分离液一获得的心肌细胞不能很好地随电场刺激产生收缩,分离液二获得的细胞可用于检测兴奋-收缩耦联特性,心肌细胞肌节缩短分数为11.61%±2.15%,舒张时间为(0.177±0.031)s,钙瞬变幅度为30.79%±9.74%,钙瞬变衰减时间为(0.300±0.074)s。结论两种分离液均可用于分离和培养成年大鼠心肌细胞,并用于腺病毒转染等长时程研究。分离液二更适用于检测成年大鼠心肌细胞的兴奋-收缩耦联特性。

骨骼肌兴奋——收缩耦联的进化

近年的研究表明,骨骼肌兴奋——收缩耦联（ECC）发生机理依动物不同而异,以下介绍在对低级和高级动物对比研究中,所发现的ECC的进化、改变,这些变化不仅具有生物学意义,对基础医学特别是生理学研究也有重要意义。高等脊椎动物骨骼肌ECC发生中有一独特表现:并不伴有自细胞外向细胞内的Ca2+

尼可地尔对离体豚鼠乳头肌兴奋收缩耦联的影响

目的通过检测ATP敏感性钾离子通道开放剂-尼可地尔(Nicorandil)对离体豚鼠乳头肌标本的张力和动作电位在缺血前后的影响,明确Nicorandil的心肌保护作用,探讨其细胞水平的作用机制。方法将40只健康成年豚鼠迅速分离乳头肌,随机分为4组:1.ST组;2.G组;3.N组;4.GN组。观察并记录缺血停跳前后电生理和张力参数变化情况。结果N组的APD50、APD90、复跳时间显著低于ST组和GN组(P<0.05);N组的张力恢复率显著高于其它各组(P<0.01)。结论Nicorandil有明确的心肌保护作用;高浓度的Nicorandil的心肌保护作用与其开放ATP敏感性钾离子通道的作用直接相关,但不排除其它的辅助机制共同作用;Nicorandil与传统的冷高钾停跳液合用有明显的协同心肌保护效果。

β-肾上腺素受体调控心肌细胞兴奋收缩耦联的分子过程研究

兴奋收缩耦联是肌细胞兴奋期间由动作电位触发肌质网释放钙离子，从而导致收缩的过程。心肌细胞的兴奋收缩耦联是通过“钙致钙释放（Ca^2＋-induced Ca^2＋ release）的机制完成的。兴奋期间，细胞膜电位的去极化导致电压依赖性的L．型钙通道（LCC）开放，细胞外钙离子通过LCC流入细胞，激活了肌质网膜上称为ryanodine受体（RyR）的钙释放通道，后者从肌质网钙库中释放钙离子，使细胞质游离钙浓度迅速上升。细胞质钙浓度的升高一方面启动细胞收缩，另一方面激活了肌质网钙泵和细胞膜钠钙交换，二者分别将钙离子运回肌质网或细胞外，使细胞质钙浓度很快回落，从而完成了一次“钙瞬变（Ca^2＋ transient）”。钙瞬变在每个心动周期发生一次，是直接控制细胞收缩的细胞内信号。

心肌细胞兴奋收缩耦联的分子机制

肌细胞兴奋时,动作电位通过电压门控钙通道激活肌质网钙释放,由此引发的细胞内钙离子的瞬时升高驱动细胞收缩,这个过程叫做兴奋收缩耦联.21世纪以来,随着钙成像技术和分子细胞生物学技术的联合应用,心肌兴奋收缩耦联的分子机制逐步阐明.本文结合本实验室的相关研究,系统总结该领域的前沿进展,包括钙释放通道的分子性质、电压门控钙通道激活肌质网钙释放通道的动力学过程、生理调控以及病理变化.

Junctophilin-2表达下调介导心肌细胞兴奋—收缩耦联结构与功能的重塑

目的阐明横管(T-tubule,TT)与肌质网(sarcoplasmic reticulum,SR)耦联关键蛋白junctophilin-2(JP2)的表达下调对心肌细胞二联体超微结构以及兴奋-收缩耦联功能的影响。方法通过构建JP2特异性shRNA腺病毒敲减成年大鼠心肌细胞中JP2的表达后,采用透射电子显微镜观测心肌细胞横管和肌质网二联体结构的形态变化,并进一步采用全细胞膜片钳结合激光共聚焦钙成像技术检测心肌细胞兴奋收缩联联功能的变化。结果通过腺病毒敲减心肌细胞JP2表达后,心肌细胞内总TT数目、TT与SR耦联的二联体结构数目以及单个耦联子内耦联SR的TT长度占TT周长的百分比均显著降低;与此同时,JP2表达下降后心肌细胞钙瞬变幅度降低,收缩功能减弱,表现出与心力衰竭类似的表型。结论心肌细胞JP2表达下降引起心肌细胞兴奋-收缩耦联结构与功能的损伤,为心力衰竭病理情况下心肌细胞结构与功能的调控机制提供了直接有力的实验证据。

基于钙通道及心肌收缩机制探讨强心药的应用

心力衰竭是各种心血管疾病的末期阶段,临床表现复杂,难以根治。心肌收缩功能下降是心力衰竭发生的重要原因之一。钙通道在心肌收缩舒张过程中具有关键调控作用,心肌收缩蛋白、心肌能量代谢、心肌兴奋收缩耦联在心脏疾患后期受到各种理化因素影响而出现异常,引起心肌收缩力减弱。心肌收缩功能正常对于维持人体正常生命活动具有决定性意义,临床常根据具体状况分类应用强心药以改善心肌收缩力,效果显著。随着医学技术的进步,强心药种类增多且优势更加突出,未来仍需进一步探讨。

室性期前收缩新机制:收缩兴奋耦联

心脏的基本功能和基本活动形式有两种:电活动和机械活动.通常认为,在每一个心动周期中都是电活动在前,机械活动在后,两者相差40～60 ms,形成了兴奋收缩的耦联.心肌组织或心肌细胞电活动的发生时间、起源部位及传导路径决定了其后心脏的机械活动.但在连续的心动周期中,机械性收缩也对下一次电活动有充分的影响,称为机械电反馈,晚近有人提出室性期前收缩发生的新机制与其有关,并称为收缩-兴奋耦联.

心衰心肌细胞肌浆网钙泵对兴奋收缩偶联功能的影响

目的:研究钙泵介导的钙回摄对成年大鼠心室肌细胞兴奋收缩偶联功能的影响。方法:急性分离正常组和心衰组大鼠心室肌细胞,采用激光扫描共聚焦显微镜研究肌浆网的钙容量,然后利用异丙肾上腺素(ISO,1μmol/L)激活心肌细胞β-肾上腺素受体后采用激光扫描共焦显微镜记录其对心肌细胞介导的钙释放;采用Western-blot分析心肌细胞肌浆网钙泵表达水平。结果:心衰组的钙容量显著低于对照组(n=10,P<0.01);ISO胞外灌流后,心衰组心肌细胞钙释放水平显著降低(n=10,P<0.05);心衰组钙泵表达水平低于对照组(n=6,P<0.01)。结论:钙泵介导的钙回摄能影响心肌细胞肌浆网钙容量,并进一步影响心肌细胞兴奋收缩偶联的功能。

心力衰竭时心肌收缩功能的变化、调节及干预作用

大量研究表明,心肌兴奋收缩耦联障碍在心力衰竭的发展中起关键作用,心肌的调节蛋白、收缩蛋白、钙循环和ATP是兴奋耦联的分子基础。心衰时,心肌收缩功能发生了一系列变化,改善心肌兴奋收缩耦联过程,有助于延缓心力衰竭的进程。

怎样讲授肌细胞的收缩功能

认真讲好每一节课是每一位教师的天职,如何讲好每一节课是每一位教师终生都在探索的课题。肌细胞的收缩功能是生理学中较难理解的一节内容,怎样才能讲好此节课的内容是笔者一直在思考的问题,经过多年的教学实践,笔者认为从以下几个方面着手才能更好地让学生理解本节课的内容:创设画面情景及问题情境,导入新课,设计新课,课堂小结。希望以此和各位同仁分享,共同提高教学质量。

FABP4对小鼠心室肌细胞收缩功能及钙瞬变的影响

目的观察脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白(FABP4)对小鼠心室肌细胞收缩功能及钙瞬变的影响。方法选取健康的C57BL/6小鼠76只,利用Langendorff离体心脏灌流系统获得单一心室肌细胞。将心室肌细胞分为观察组和对照组,两组均加入1.8 mmol/L Ca2+Tyrode'ssolution,观察组在此基础上分别给予0.05、0.5、5、50 nmol/L FABP4,孵育10 min。采用IonOptix单细胞动力检测系统测量细胞的收缩功能[收缩幅度(ΔSL%)、收缩最大速率(Maxdv/dt)及收缩最大速率时间(TimeofMaxdv/dt)],钙成像技术测量细胞钙瞬变的动力学变化[钙瞬变幅度(ΔF/F0)和钙回收速率(τ)]。结果与对照组比较,加入不同浓度FABP4的观察组细胞ΔSL%均降低,以加入50 nmol/L FABP4的观察组细胞降低最明显(P均<0.05);除加入0.05 nmol/L FABP4外,其余加入不同浓度FABP4的观察组细胞Maxdv/dt均降低(P均<0.05)。与对照组比较,仅加入50 nmol/L FABP4的观察组细胞TimeofMax dv/dt降低(P<0.05),加入其他浓度FABP4的观察组细胞TimeofMaxdv/dt均无明显变化(P均>0.05)。与对照组比较,加入5、50 nmol/L FABP4的观察组细胞ΔF/F0均降低(P均<0.05),加入不同浓度FABP4的观察组细胞τ均无明显变化(P均>0.05)。结论FABP4可通过降低细胞收缩速率而减少小鼠心室肌细胞的收缩幅度,但对钙瞬变的抑制作用较弱。