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细胞内的钙离子在很多类型细胞中的信号转导中都发挥着重要的作用。在心肌细胞、神经细胞以及肾脏细胞中，NCX是调节胞内Ca2+平衡的一种重要蛋白质。NCX是一种具有双向转运模式的转运蛋白：正向转运模式(forwardmode)即Ca2+外流模式；反向转运模式(reversemode)即Ca2+内流模式。它的转运方向由膜电位和膜上的离子浓度决定。一般认为在正常生理状态下，NCX的主要功能是顺着Na+的浓度梯度，使Ca2+外排到细胞膜外。而在病理条件下，NCX是导致胞内Ca2+超载的重要途径之一。缺血预适应现象(ischemicpreconditioningIP)是指预先短暂反复的缺血可以延缓或减轻组织以后较长时间缺血以及再灌注的损伤，它是抵制反复致命性缺血损伤的强有力的保护机制。IP对心脏的保护作用具有双时相性，即预处理后数分钟就出现，2～3h消失的早期保护作用即早期预处理(earlyphaseofpreconditioning)和244h再度出现，并持续72h的延迟性保护作用即晚期预处理(1atephaseofpreconditioning)。大量研究发现，IP是发生在各个器官和组织中常见的一种现象。今天我们知道IP是一个非常复杂的过程，它包括很多信号转导系统，但具体机制目前仍不十分清楚。病理状态下，比如缺氧或缺血状态会影响心肌细胞的代谢水平，无氧时糖酵解水平增加，导致代谢产物乳酸的堆积以及胞内酸中毒。本实验的研究目的是：1)能否利用双激发荧光光电倍增系统(IonOptixPhotometrySystem)记录NCX的双向转运；2)乳酸代谢抑制处理能否模拟缺血预适应现象，以及乳酸代谢抑制处理过程中NCX的功能状态如何，为研究NCX与IP之间的关系提供一些实验依据。
酶解法分离制备钙耐受心肌细胞，用Ca2+荧光指示剂Fura-2/AM负载心肌细胞30min(25℃)后，采用双激发荧光光电倍增系统(IonOptixPhotometrySystem)检测钙信号，间接反映NCX的两种转运模式。采用细胞外无Na+液法(即NMDG液代替正常溶液中的Na+)检测胞内Ca2+([Ca2+]i)的变化来衡量心肌反向NCX的转运功能。心肌细胞存活率来反映心肌细胞损伤的程度。
第一部分的实验结果是：双激发荧光光电倍增系统可实时同步观察和记录1)随着NMDG液中Ca2+浓度升高，[Ca2+]i升高幅度逐渐增大；L-型钙通道的抑制剂nifedipine对NMDG液引发的[Ca2+]i升高无影响。而加入NCX的抑制剂Ni2+(1mmol/L)或KB-R7943(15μmol/L)抑制了NMDG液引发的[Ca2+]i升高。这反映了反向NCX的功能。2)咖啡因(caffeine)引导的Ca2+瞬变的下降支反映了正向NCX的功能。
第二部分的实验结果是：1)心肌经历20mmol/L乳酸和10mmol/L脱氧葡萄糖(LD)与心肌细胞共同孵育5，10或30min，正常Tyrode液灌流10min，之后检测NMDG溶液引发[Ca2+]i升高效应的变化，发现5min处理与对照组无显著性差异，10和30min处理后此效应呈时间依赖性的被抑制。2)心肌经历20mmol/L乳酸和10mmol/L脱氧葡萄糖30min，正常Tyrode液灌流10min处理(简称MIP处理)，NMDG液引发的[Ca2+]i升高显著被抑制，缺血/再灌注损伤(I/R)后的心肌细胞存活率明显提高；而在MIP前5min以及整个MIP过程中加入NCX的抑制剂Ni2+或KB-R7943，NMDG液引发的[Ca2+]i升高增强，I/R后的心肌细胞存活率显著降低。3)心肌仅经历20mmol/L乳酸和10mmol/L脱氧葡萄糖30min，(简称LD处理)，而不进行正常Tyrode液灌流10min，NMDG液引发的[Ca2+]i升高比正常时更高，I/R后的心肌细胞存活率更低；而用NCX的抑制剂Ni2+或KB-R7943更高剂量才能使NMDG液引发的[Ca2+]i升高受到抑制，I/R后的心肌细胞存活率升高。
结论是：1)双激发荧光光电倍增系统检测到Fura-2荧光强度变化间接反映了[Ca2+]i变化，为人们研究缺血/再灌注损伤中NCX的功能提供了一种新方法。2)乳酸代谢抑制能够模拟IP，减轻心肌I/R。然而仅LD处理是不能起到心肌保护作用。MIP可以调节反向NCX功能的活性，因为在LD处理阶段，反向NCX的功能被激活，因此LD处理阶段是MIP中非常重要的一个环节。NCX作为激动物触发了MIP过程，从而发挥它对心肌的保护作用。