模拟失重增强大鼠脑动脉血管平滑肌细胞大电导钙激活钾通道功能

本工作旨在探讨短期模拟失重大鼠脑动脉血管平滑肌细胞(vascularsmoothmusclecells,VSMCs)大电导钙激活钾通道(largeconductancecalcium-activatedpotassiumchannels,BKCachannels)功能的改变。以尾部悬吊大鼠模型模拟失重对脑血管的影响。应用激光扫描共聚焦显微镜测定VSMCs胞内游离钙浓度([Ca2+]i);采用细胞贴附模式,记录BKCa通道的单通道活动。结果表明,模拟失重1周后,大鼠脑动脉VSMCs的[Ca2+]i比对照组显著升高(P<0.05);BKCa通道的开放概率(Po)与平均开放时间(To)显著增加(P<0.05),而单通道电导与平均关闭时间(Tc)则无显著变化。总之,1周模拟失重可引起脑动脉VSMCs的BKCa通道功能显著增强,且与细胞[Ca2+]i的升高同步出现。结果提示,脑动脉VSMCs的离子通道机制可能参与介导模拟失重引起的脑血管适应性变化。

模拟失重大鼠肠系膜小动脉平滑肌细胞电压依赖性钙离子通道电流的改变

本工作旨在探讨短、中期模拟失重下火鼠肠系膜小动脉血管平滑肌细胞(vascularsmoothmusclecells,VSMCs)电压依赖性钙离子通道(voltage-dependentcalciumchannels,VDC)功能的改变。以尾部悬吊大鼠模型模拟失重对不同部位血管的影响。采用全细胞膜片钳实验技术,以Ba2+作为载流子,测定1周及4周模拟失重大鼠肠系膜小动脉VSMCs的VDC电流密度、稳态激活与失活曲线及有关参数,并与对照组结果进行比较。研究表明,本实验所记录到的内向电流主要为钡离子通过长时程VDC(L-VDC)所形成的电流。与对照组相比,1周模拟失重火鼠肠系膜小动脉VSMCs的L-VDC电流密度仅呈降低趋势;但4周模拟失重大鼠肠系膜小动脉VSMCs的L-VDC电流密度则己显著降低。此外,与对照组相比,1、4周模拟失重大鼠肠系膜小动脉VSMCs的膜电容、翻转电位与L-VDC的一些动力学特征值,如通道的开放与关闭速率,通道电流稳态激活与失活曲线及其特征拟合参数V0.5与k的值,均未见有显著改变。结果提示:模拟失重下后身小动脉VSMCs的VDV功能降低可能是模拟失重引起大鼠后身动脉收缩反应性降低及适应性萎缩变化的电生理机制之一。

解除模拟失重后清醒大鼠血压信号的谱分析

本文旨在观察模拟失重28d大鼠解除尾部悬吊前、后(2h内),清醒自由活动状态下动脉收缩压(systolic bloodpressure, SBP)、舒张压(diastolic blood pessure, DBP)和心率(heart rate,HR)的变化。采用自回归模型法对不同时间点的收缩压变异性(SBP variability, SBPV)和心率变异性(HR variability, HRV)进行自谱与互谱分析,并比较自回归法与周期图法的自谱分析结果;由传递函数分析得到反映压力感受器-心率反射敏感性(baroreceptor-heart rate reflex sensitivity, BRS)变化的有关数据。结果显示,用自回归模型法对清醒大鼠血压信号进行短时程谱分析可得到较为平滑、谱峰清楚的谱估计曲线。28d模拟失重大鼠解除尾部悬吊前、后,SBP、DBP和HR及其主要谱指标,以及高、低频段传递函数的平均增益均无显著性变化,不同时间点的谱指标也无显著差别;但模拟失重组的SBP、DBP和HR却显著高于对照组。上述结果提示,中期模拟失重大鼠恢复正常体位后,其清醒状态的BPV与HR均处于升高状态,但其短时程BPV与HRV谱及BRS均无显著变化,与最近报道的航天员HRV与BRS无显著改变一致。

模拟失重致大鼠弹力型大动脉血管区域特异性重塑及其重力性对抗措施

为阐明失重致大动脉区域特异性重塑的特点和重力性对抗措施的机理,我们进行了整体与血管培养实验研究。整体实验:以大鼠尾部悬吊法模拟失重4周(SUS组),以1h/d恢复站立体位模拟间断性人工重力(S+D组),并设同步对照组(CON)。观察模拟失重对大鼠大动脉血管(颈总动脉和腹主动脉)的重塑影响及对抗措施的效果;用免疫组织化学、蛋白免疫印迹分析、原位杂交及实时PCR等方法检测血管组织血管紧张素原(angiotensinogen,Ao)和血管紧张素II1型受体(angiotensin II type 1 receptor,AT1R)的蛋白与基因表达变化,以揭示血管局部肾素-血管紧张素系统(local renin-angiotensin system,L-RAS)是否参与调节。结果显示:与CON组相比,SUS组颈总动脉与腹主动脉近管腔的平滑肌层分别发生肥厚与萎缩变化;Ao与AT1R表达分别上调和下调。但在S+D组,上述适应性变化可被完全防止。血管培养实验:本文建立了可以控制流量、压力的血管培养系统,并得到下述结果。在高压(150mmHg)下培养颈总动脉3d,可引起平滑肌层c-纤维粘连蛋白表达增强,且以靠近管腔的肌层最为显著;培养液Ang II的生成量也增多;但如在3d灌流期间,每天有4或1h使灌流压降至0或80mmHg,则上述改变即可被完全防止。以上结果支持我们的假说:跨壁压分布变化是失重引起动脉区域性重塑的始动原因;但每日只要短时间使其恢复常态,血管重塑及L-RAS的变化即可被完全防止。

模拟失重1周大鼠脑动脉平滑肌细胞BK_(Ca)与K_V通道功能的改变

目的研究短期模拟失重条件下大鼠脑动脉血管平滑肌细胞(VSMCs)大电导钙激活钾通道(BKCa)与电压依赖性钾通道(KV)功能的改变。方法以尾部悬吊大鼠模型模拟失重对脑血管的影响,采用全细胞膜片钳记录模式,在细胞内液Ca2+保持生理浓度条件下,观察模拟失重1周后脑动脉VSMCs静息电位(RP)以及BKCa与KV电流密度的改变。结果与对照组相比,模拟失重1周后,RP更正,朝去极化方向改变;BKCa电流密度增大;但KV电流密度的变化则与检测电压有关,在-20～+20mV下,KV电流密度增大;而在+50～+60mV下,其电流密度减小。结论短期模拟失重已可引起脑动脉VSMCsBKCa与KV功能发生改变,既调节膜电位促进钙内流,又对其进行反馈调节防止血管紧张度过分增强,这可能是失重引起脑血管适应性变化的电生理机制之一。

模拟失重大鼠肠系膜小动脉的力学特性与重塑变化及重力性对抗措施的防护效果(英文)

为进一步阐明中期模拟失重环境下,肠系膜阻力性小血管的适应性改变及重力性对抗措施的防护效果,本文对28d模拟失重组(SUS)、对抗措施组(S+D:每日使动物恢复正常站立体位1h,承受-Gx方向的重力作用;其余23h仍处于模拟失重状态),以及对照组(CON)大鼠肠系膜第三级小动脉的生物力学特性与血管壁重塑变化进行了比较。所计算的生物力学参数包括:血管在被动状态下的表观刚度(β);血管在主动和被动状态下的周向应力(σθ)-应变(εθ)关系及其增量弹性模量(Einc,p)。血管壁胶原和弹性蛋白的数量则以其在高倍透射电镜下截面积所占的百分比定量。结果显示,SUS组的主动σθ-εθ曲线非常靠近血管的被动曲线,表明其肌源性紧张度调节功能已基本丧失;但S+D的主动曲线则非常靠近CON组,二者都远离被动曲线,明显左移,并呈抛物线状。S+D组的主动曲线反映跨壁压升高时,血管刚度主动增大使应变降低的过程;但重力性对抗措施似仍不能使其与CON组的血管完全相当。三组血管的被动生物力学特性未见有显著性差别:三组的β均值介于6.3～6.8;三组的被动σθ-εθ曲线及Einc,p随压力的变化皆呈指数型增长;上述被动态参数在三组间皆无显著性的差别。然而,三组血管胶原蛋白截面积的百分比却有显著性差别。电镜图像显示,CON与S+D组大鼠中膜平滑肌细胞间隙胶原的面积显然远大于SUS组。形态测量表明:与CON相比,S+D与SUS组管壁中膜胶原蛋白的截面积分别减少了27%与46%(P<0.01);而S+D与SUS组间的差别也具有显著性意义(P<0.05)。以上结果表明,除胶原与弹性蛋白的数量与比例因素外,血管的被动生物力学特性还取决于其它一些因素。本文从生物力学角度进一步阐明了航天飞行后立位耐力不良以及重力性对抗措施的机理。