甲状腺功能亢进大鼠比目鱼肌肌浆网Ca^(2+)-ATP酶活性增高可加速强直收缩疲劳

甲状腺功能亢进(甲亢)时甲状腺素分泌增加,不仅使具有神经支配的慢缩型肌纤维向快缩型转化,而且改变骨骼肌的强直收缩功能。因此,甲亢性肌病的肌肉乏力可能与骨骼肌强直收缩易发生疲劳有关。本实验在离体条件下,观测甲亢4周引起的大鼠慢缩肌--比目鱼肌(soleus,SOL)单收缩与间断强直收缩功能的变化。结果显示,甲亢4周大鼠体重明显低于同步对照组[(292±13)g vs(354±10)g],但SOL湿重没有明显改变[(107.3±8.6)mg vs(115.1±6.9)mg]。甲亢大鼠SOL单收缩张力达到峰值的时间(time to peak tension,TPT)、从峰值降至75%舒张时间(time from peak tension to75%relaxation,TR75)均明显缩短;强直收缩的TR75也明显缩短[(102.8±4.1)ms vs(178.8±15.8)ms];强直收缩的最适频率从对照组的100Hz增加到140Hz;间断强直收缩期间容易发生疲劳。甲亢大鼠SOL肌浆网Ca2+-ATP酶(sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase,SERCA)活性增高。采用SERCA特异性抑制剂CPA(1.0μmol/L)处理后,对照组与甲亢大鼠SOL间断强直收缩的TR75均延长,同时不易出现疲劳。5.0μmol/L CPA灌流虽可进一步抵抗甲亢大鼠SOL间断强直收缩引起的疲劳,但强直收缩期间的静息张力却明显升高。将CPA浓度增至10.0μmol/L,甲亢大鼠SOL间断强直收缩又趋向易发生疲劳。这些结果提示,与心肌相同,骨骼肌肌纤维SERCA活性亦可影响单收缩与强直收缩的舒张时间,SERCA活性升高可加速间断强直收缩发生疲劳。

模拟失重大鼠胸主动脉收缩功能的变化可能与Rho激酶改变有关

目的:观察模拟失重大鼠胸主动脉收缩功能的变化及Rho相关的蛋白激酶(Rho-associated protein kinase,ROCK)表达的改变,并探讨二者之间的关系。方法:以尾部悬吊4周建立模拟失重大鼠模型并观察模拟失重对胸主动脉的主要生理的影响。采用离体血管环功能实验检测大鼠胸主动脉的收缩反应性变化;通过蛋白印迹技术检测大鼠胸主动脉ROCK II蛋白的表达。结果:与对照组相比,悬吊组氯化钾、苯肾上腺素诱导的大鼠胸主动脉收缩功能均明显增强(P<0.05)。用ROCK特异性抑制剂Y-27632孵育1 h后,两组胸主动脉的收缩反应均显著降低至同一水平,两组间无统计学差异。蛋白印迹结果显示,悬吊组ROCK II的表达增加。结论:ROCK表达的改变可能在模拟失重大鼠胸主动脉收缩功能增强中发挥重要作用,去除ROCK的作用可消除模拟失重大鼠与正常大鼠胸主动脉收缩功能的差异。

整合素信号转导通路参与模拟失重引起的血管适应性变化

目的本研究将模拟失重大鼠整体实验与离体血管灌流培养实验相结合,重点观察在不同跨壁压条件下整合素(integrin)及其关联的信号转导分子的表达、激活、募集等变化规律。方法整体实验:大鼠尾部悬吊法模拟失重4周(SUS组),并设同步对照组(CON组)。观察模拟失重对大鼠IntegrinαV、Integrinβ3、Src、ERK和p-ERK蛋白表达的影响。血管培养实验:建立可以控制流量、压力的血管培养系统。结果悬吊组与对照组相比,颈总动脉IntegrinαV、Src和p-ERK蛋白表达显著上调(P<0.05),而Integrinβ3和ERK蛋白表达无显著性差异。在血管培养实验中,与常压组(80 mm Hg)相比,高压(150 mm Hg)灌流可引起IntegrinαV、Integrinβ3、Src、ERK和p-ERK升高(P<0.05),但在3 d的高压灌流期间,如每天1 h使灌流压降为80 mm Hg,则上述改变即可被部分改善,即IntegrinαV、Integrinβ3和Src蛋白表达恢复至接近常压(80 mm Hg)水平。结论跨壁压分布变化是失重引起动脉区域性重构的始动原因;但每日只要短时间使其恢复常压,血管重构及整合素下游分子的变化即可被部分防止。

心肌细胞的核质网

核内外膜、核孔复合体、核膜整合蛋白与核膜下紧密连接的核纤层蛋白,在细胞核内形成网状的核质网(nucleoplasmic reticulum,NR)。NR作为独立的功能单元,其不仅是包裹核质的膜结构,以维持核内环境的相对稳定性,而且还具有其他多种重要功能。本文就NR的结构、功能及其在心肌系统中发挥的作用作一简要综述。

短期模拟失重可增强大鼠脑动脉平滑肌细胞L-型Ca^2＋通道对血管紧张素Ⅱ的反应性

已有研究表明模拟失重可引起大鼠脑动脉发生区域特异性变化,其中Ca2+通道和肾素-血管紧张素系统(renin-angio-tensin system,RAS)可能发挥着重要的作用。本研究旨在探讨血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)对短期模拟失重大鼠脑基底动脉血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)L-型Ca2+通道(L-type calcium channel,CaL)功能的影响。模拟失重(尾部悬吊)3d后,用木瓜蛋白酶法分离大鼠脑基底动脉VSMCs。采用全细胞膜片钳技术,以Ba2+作为载流子,测定CaL电流密度,然后观察Ang Ⅱ对该电流的影响。结果显示,模拟失重3d对大鼠脑基底动脉VSMCs的膜电容和接入电阻无明显影响,但可致VSMCs的CaL电流密度显著增加。不过,模拟失重对CaL的电压激活特性和稳态激活曲线亦无明显影响。对照组和模拟失重组大鼠脑基底动脉VSMCs的CaL电流密度在给予Ang Ⅱ处理后均显著增加,且模拟失重组的增加幅度显著大于对照组。以上结果提示,3d短期模拟失重即可引起大鼠脑动脉VSMCs的CaL发生适应性改变,且可导致其对Ang Ⅱ的反应性增强,表明Ang Ⅱ可能在脑动脉失重适应性改变中起着一定的作用。

低频电刺激大鼠脚桥核对丘脑腹外侧核神经元自发放电的影响及其机制

本文旨在观察低频电刺激脚桥核(pedunculopontine nucleus,PPN)对帕金森病(Parkinson’s disease,PD)模型大鼠丘脑腹外侧核(ventrolateral thalamic nucleus,VL)神经元自发放电活动的影响,以探讨低频电刺激PPN改善PD症状的作用机制。通过纹状体内注射6-羟多巴胺制备PD大鼠模型。采用在体细胞外记录、电刺激及微电泳方法,观察低频电刺激PPN、微电泳乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)及其M型受体阻断剂阿托品(atropine,ATR)、γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)及其A型受体阻断剂荷包牡丹碱(bicuculline,BIC)对大鼠VL神经元放电频率的影响。结果显示,低频电刺激PPN可使正常大鼠和PD大鼠VL神经元自发放电频率增加。微电泳ACh对VL神经元具有兴奋和抑制两种作用,而微电泳ATR则主要抑制VL神经元,即使对被ACh抑制的神经元也产生抑制作用。微电泳GABA抑制VL神经元,而微电泳BIC则兴奋VL神经元。另外,在微电泳ACh的过程中微电泳GABA,被ACh兴奋或抑制的VL神经元放电频率明显降低。在ATR抑制作用的基础上低频电刺激PPN则不能使VL神经元放电频率增加。以上结果提示,胆碱能和GABA能传入纤维可能会聚于同一VL神经元,并对其具有紧张性作用。低频电刺激PPN可能使该核团投射至VL的胆碱能纤维释放ACh增加,从而通过突触前负反馈调节抑制投射至基底节输出核VL的GABA能通路,释放丘脑–皮层投射,使相应运动皮层活动提高而改善PD症状。

腹主动脉缩窄20周大鼠心肌细胞的自噬通量

长期心脏压力超负荷致心衰心肌的自噬水平明显增高,这种自噬增强是对心肌的保护机制,还是诱导代偿性肥大心肌转向心力衰竭的因素,是尚未阐明的问题。本研究旨在明确腹主动脉缩窄(transverse abdominal aortic constriction,TAC)20周大鼠心肌细胞的自噬通量。将禁食大鼠作为阳性对照,采用超声心动图检测心脏结构和功能变化,用免疫荧光组织化学染色与Western blot检测自噬相关生物分子指标,从而验证心肌细胞自噬通量检测方法的可靠性,然后观测TAC20周大鼠心肌细胞自噬通量的改变。结果显示,禁食对大鼠心脏室间隔与左心室后壁厚度等结构指标未产生显著性影响,而禁食3d大鼠心率、舒张末期左心室内径、左心室缩短率、射血分数及二尖瓣血流速度降低。禁食3d大鼠心肌细胞胞浆LC3与cathepsinD表达明显增加,而ubiquitin与complement9染色未发生明显改变,表明心肌自噬通量增加。和假手术组相比,TAC20周大鼠心肌组织LC3、cathepsinD、ubiquitin与complement9免疫荧光组织化学染色未改变,心肌LC3、cathepsinD与p62蛋白表达水平亦未改变。以上结果表明,在TAC大鼠心肌肥大中后期,心肌细胞自噬通量并未发生明显改变,提示此时心肌细胞肥大产生的抑制自噬作用与压力负荷应激引起的激活自噬作用可能达到平衡状态。

模拟失重大鼠大脑中动脉与肠系膜小动脉生物力学行为的比较

为进一步阐明短期失重下血管的适应性改变及其重力性对抗措施的机理,本文对3d模拟失重组(SUS)、对抗措施组(STD,每日恢复正常站立体位1h模拟-Gx重力)及对照组(CON)大鼠大脑中动脉和肠系膜第三级小动脉的被动和主动生物力学特性进行了分析。所研究的生物力学参数包括:被动血管的表观刚度(β)、被动和主动血管的周向应力(σθ)-应变(εθ)关系及其增量弹性模量(Einc,p),和平滑肌收缩活动所致的激活增量弹性模量(Einc,a)。主动血管生物力学特性分析结果显示,肌源性紧张度的调节对失重下血管的适应具有重要意义:(1)SUS组肠系膜第三级小动脉的主动σθ-εθ曲线与其被动态曲线基本一致,表明通过肌紧张度调节使σθ恢复正常的功能基本丧失;但每日1h的-Gx重力暴露则可完全防止此功能减退;(2)SUS组大脑中动脉的主动σθ-εθ曲线较其被动曲线明显左移,不同压力下εθ始终相对稳定,σθ也趋于正常;且每日短时-Gx重力不能防止这种功能亢进。另一方面,对被动血管生物力学特性的分析则提示,不同血管的间质成分可能有不同重塑(remodeling)变化,如失重暴露时间进一步延长,将可能观察到有显著意义的重要变化。总之,本文血管生物力学特性分析对阐明失重环境下血管适应机理及其重力性对抗措施具有重要意义。

间断性人工重力对模拟失重大鼠颈总动脉平滑肌细胞凋亡的影响

目的:研究3周模拟失重大鼠颈总动脉平滑肌细胞凋亡的变化及间断性人工重力对其的影响。方法:以尾部悬吊大鼠(SUS)模拟失重,同期每天悬吊23h、站立1h(STD)模拟间断性人工重力的对抗效果,用M30染色及Tunel染色方法观察3周SUS组、同步对照(CON)组及STD组颈总动脉平滑肌细胞早期和中晚期的凋亡情况,并用免疫组织化学方法及Western blot印迹方法观察各组大鼠颈总动脉组织Caspase-3的蛋白表达变化。结果:与CON组比较,SUS组大鼠颈总动脉平滑肌细胞M30染色阳性细胞明显减少,STD组M30染色阳性细胞较CON组及SUS组显著增加;SUS组Tunel染色阳性细胞较CON组及STD组显著减少,STD组Tunel染色阳性细胞较CON组及SUS组显著增加;SUS组Caspase-3的表达较CON组显著降低(P<0.05),STD组Caspase-3的表达较CON组及SUS组显著增高(P<0.01)。结论:模拟失重可引起大鼠颈总动脉平滑肌细胞凋亡减少,每日1 h的-Gx对抗使颈总动脉的凋亡增加。Caspase-3可能在调控模拟失重所致血管组织平滑肌细胞的凋亡中发挥作用。

尾部悬吊对大鼠胸主动脉氧化应激水平的影响

目的:观察模拟失重对大鼠胸主动脉氧化应激水平的影响,探讨其可能机制。方法:采用3周尾部悬吊大鼠模型模拟失重状态,通过DHE荧光探针技术观察大鼠动脉血管超氧阴离子水平变化,通过比色法测定大鼠动脉血管丙二醛(MDA)含量,通过蛋白印记技术观察悬吊(SUS)大鼠和正常对照(CON)大鼠动脉血管NOX4、p22phox的表达变化。结果:尾部悬吊3周后,SUS组大鼠胸主动脉超氧阴离子水平较CON组明显增高,SUS组(0.849±0.023 nmol/mg protein)大鼠MDA含量较CON组(0.575±0.054nmol/mg protein)明显增加;SUS组大鼠胸主动脉的p22phox及NOX4蛋白表达均较CON组明显增强。结论:模拟失重3周可使大鼠胸主动脉氧化应激水平明显增高,p22phox及NOX4蛋白表达明显增多,结果提示,尾部悬吊模拟失重状态下氧化应激水平增高可能与NADPH氧化酶表达增高有关。

模拟在体心脏缺血-再灌注损伤的离体心脏模型

本研究旨在比较在体与各种离体心脏缺血-再灌注(ischemia-reperfusion,I-R)模型心肌损伤程度,以选择能够较好地模拟在体模型的离体I-R模型。Sprague-Dawley(SD)大鼠随机分为4组进行处理:在体模型组、Langendorff模型组、电刺激Langendorff模型组、工作心脏模型组,结扎各组大鼠心脏冠状动脉左前降支60 min,松开结扎行再灌注120 min,用压力传感器和TTC/Evans blue双染色法分别检测各模型心脏功能与心肌梗死面积的变化。结果显示,I-R期间Langendorff模型和工作心脏模型心率显著低于在体模型。离体工作心脏、Langendorff与电刺激(300次/min)Langendorff模型组冠脉流量在结扎后下降均大于40%,再灌注期各组冠脉流量均回升。3种离体模型左心室收缩末期压力(left ventricular end-systolic pressure,LVESP)在缺血期均降低,再灌注期部分恢复。3种离体模型左心室舒张末期压力(left ventricular end-diastolic pressure,LVEDP)在缺血期均升高,工作心脏模型明显高于Langendorff模型;在再灌注期工作心脏模型LVEDP缓慢下降,而Langendorff与电刺激Langendorff模型组LVEDP在再灌注即刻呈现短暂的升高峰,然后降低。在体心脏I-R模型左室心肌梗死面积为(60.4±5.4)%,离体工作心脏与Langendorff模型的梗死面积显著低于在体模型,而电刺激Langendorff心脏I-R模型的心肌梗死面积与在体模型无显著性差别。以上结果提示,电刺激维持心率300次/min的Langendorff心脏I-R模型可模拟在体心脏I-R模型的心肌损伤程度。

大鼠出生后发育期心肌闰盘装配的动态过程

心肌细胞闰盘由黏着连接、桥粒与缝隙连接三种结构组成,它们的跨膜蛋白分别是N-cadherin(N-cad)、desmoglein-2(DSG2)与connexin 43(Cx43)。本文旨在研究大鼠心肌在出生后的发育过程中,这三种蛋白之间两两共定位的特征。用组织免疫荧光染色法观测出生后1天(P1,postnatal day 1)、P7、P14、P28、P90大鼠左室心肌N-cad、DSG2与Cx43的分布与两两之间共定位的动态变化。结果显示,出生1 d心肌细胞,N-cad、DSG2与Cx43在细胞膜呈弥散分布;出生7 d组N-cad与DSG2在心肌细胞长轴两端集聚,Cx43亦有少量集聚,标示闰盘形成。从14 d到90 d,三种蛋白在闰盘处集聚逐步增多;而在侧面的分布表现出一种相反的趋势:N-cad与DSG2在细胞侧面的分布大幅减少,Cx43虽在细胞侧面的分布降低,但至90 d仍有Cx43分布于细胞侧面。采用体视学方法进行定量分析表明,在出生第1天,N-cad与DSG2总的共定位为33.5%;第7天总共定位升高为38.6%,其中闰盘处共定位占9.4%,细胞侧面共定位为29.2%。从14 d到90 d,随着N-cad与DSG2总共定位增加至65.7%,在闰盘处的共定位亦增加到60.5%,在细胞侧面的共定位却降低至5.2%。N-cad与Cx43的总共定位从1 d的10.3%,逐步增加到90 d的37.1%;在闰盘处的共定位逐步增加,而细胞侧面的共定位保持在5%左右。DSG2与Cx43共定位特征及百分比类似于N-cad与Cx43共定位。N-cad与DSG2共定位百分比明显高于N-cad与Cx43或DSG2与Cx43的共定位。上述结果提示,大鼠心肌在出生后的发育过程中,构成细胞力学连接的N-cad与DSG2先于构成细胞电化学连接的Cx43在闰盘处集聚,即心肌细胞生长首先需形成稳定的力学环境。