乌头碱致急性自发性钙释放的机制研究

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【目的】研究乌头碱致心肌细胞急性白发性钙释放的作用及其基于钙信号的机制研究。【材料和方法】急性分离大鼠左心室心肌细胞,灌流含不同浓度的乌头碱溶液,使用多细胞钙瞬变检测系统检测心肌细胞的舒张末期钙浓度(F0)、钙瞬变幅度(ΔF)变化和自发性钙释放(SCR)发生率。分析钠通道、钙通道、钠钙交换体、钙调蛋白激酶、肾上腺素能受体阻断下乌头碱诱导心肌细胞SCR发生率、F0、ΔF的变化。使用单细胞收缩与离子检测系统检测乌头碱对持续搏动状态下心肌细胞内钙,钙瞬变,SERCA和NCX功能、肌浆网钙容量及钙泄漏影响。化学发光法检测乌头碱作用下细胞胞浆cAMP含量,westenblot检测p-Ser16-PLB,PLB,SERCA-2a。【结果】0.3,1,3μmol·L-1乌头碱能浓度依赖性诱发心肌细胞出现自发性钙释放,发生率分别为9.2±8.2%,69.0±8.1%,80.1±5.6%;同时能够提高舒张末期钙浓度、钙瞬变幅度。利多卡因、KB-R7943及其联合应用下,利多卡因能够明显降低钙瞬变幅度但仍高于正常细胞,单独或联合使用KB-R7943能够使舒张期钙和钙瞬变恢复至正常水平,乌头碱诱导的心肌细胞SCR发生率均发生下降且三者之间无显著性差异。证明乌头碱主要通过钠通道-反向钠钙交换(NaC-rNCX)途径增加钙离子浓度并诱发自发性钙释放。硝苯地平能够降低SCR发生率同时大幅降低钙瞬变幅度,但其与利多卡因联用并未协同降低SCR发生率。说明L-型钙通道贡献的钙参与了钙不节律释放过程,但并非主导因素。阻断钙调蛋白激酶(CaMKⅡ)不能有效消除乌头碱致心肌细胞SCR发生率,而阻断肾上腺素能受体(AR)能够有效消除SCR发生率。联合应用AR阻断剂和钠通道阻滞剂能够达到消除SCR最佳效果,使乌头碱在1μmol·L-1的SCR发生率降低至9.0±1.4%。0.3μmol·L-1乌头碱能增加心肌收缩力及钙瞬变幅度和速率;加快舒张期的钙消除速率;增强SERCA蛋白活性并增加肌浆网内的钙容量,造成肌浆网钙泄漏水平增加;显著增加钙瞬变过程中钙从肌浆网释放占肌浆网内钙容量的比例。乌头碱能够导致细胞胞浆内cAMP含量升高,分子生物学结果显示乌头碱能够使Ser16-PLB磷酸化水平增加,调节SERCA2a使其活性增强,使肌浆网摄取钙增多,造成肌浆网内钙超载,使RyR受体对钙敏感性增加,钙泄漏增多。【结论】乌头碱致心肌细胞急性自发性钙释放不仅由于调控NaC-rNCX导致胞浆内钙升高,肾上腺素能受体介导的cAMP通路激活造成的肌浆网内钙超载和钙泄漏参与了乌头碱的毒性机制。
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