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目的:
细胞内钙离子平衡是维持机体各系统正常功能和活动的关键环节。在心脏中,心肌收缩和舒张功能的核心是钙离子,它的平衡是维持心脏正常功能最重要的因素之一。研究发现,许多心脏疾病的发生、发展与心肌细胞内钙离子的浓度关系密切。本实验应用共聚焦显微镜法检测心室肌细胞内钙离子浓度,研究人工麝香对不同葡萄糖浓度下离体大鼠心室肌细胞内钙离子的影响,旨在探讨其增强心肌收缩力作用及缓解心肌细胞内钙潴留状态的可能机制。
方法:
(一)单个心室肌细胞的分离
大鼠腹腔麻醉(10%水合氯醛,0.4mL/100g)。将大鼠仰卧位固定于鼠台上,迅速剪开胸腔暴露心脏,从主动脉弓远端离断取出心脏放入含钙台式液中冲洗,去除脂肪及结缔组织。
Langendorff灌流:将洗净并去除多余组织的心脏的主动脉固定于Langendorff灌流装置上,用含钙台式液灌流,100%O2,37℃,使心脏恢复正常节律。以无钙台式液连续灌流6min,使心脏停止跳动。将12mg胶原酶V溶于30ml无钙台式液中,循环灌流。
消化后的心肌细胞混悬液离心(1500rpm,3min,1次,再1000rpm,1min,离心2次),弃去上清。加入KB液,用吸管轻轻吹打,使细胞分散,保存于KB液中,4℃,静置2h,待用。
经上述方法可得到分离的单个心肌细胞,存活率约70%-80%,结构清晰,横纹明显,呈长杆状。
(二)共聚焦显微镜下检测细胞内游离钙浓度
室温避光条件下将心肌细胞加入Petric皿,用Ca2+荧光染料Fluo-3/AM(10mg/L)负载约45min。用含钙台式液冲洗细胞2-3次,洗去多余的荧光染料,在激光共聚焦显微镜下进行观察,并测量平均荧光密度。Fluo-3/AM的激发波长为488nm,发射波长为525nm。用共聚焦显微镜分析软件(OLYMPUS FLUOVIEW ver2.1c viewer)分析细胞内钙离子平均荧光密度的变化。
(三)数据处理
心肌细胞内钙离子浓度用钙离子平均荧光密度间接表示。本实验采用自身对照。钙离子平均荧光密度相对百分比定义为:以给药前值作为100%,给药后钙离子平均荧光密度与给药前钙离子平均荧光密度的比值,用均值±标准差表示。用单因素t检验进行统计学分析,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异非常显著。
结果:
在人工麝香浓度分别为5μg/mL,15μg/mL,25μg/mL,50μg/mL,100μg/mL,200μg/mL时:
细胞外液葡萄糖浓度为5.0mmol/L时大鼠心室肌细胞内钙离子平均荧光密度相对百分比分别为:126.3±33.20%,139.6±44.42%,177.5±60.10%,134.1±46.38%,115.2±41.12%,105.9±41.93%。
细胞外液葡萄糖浓度为11.3mmol/L时大鼠心室肌细胞内钙离子平均荧光密度相对百分比分别为94.6士10.15%,85.3±10.31%,82.5±11.79%,79.3±13.85%77.4士16.67%,89.1±17.45%。
细胞外液葡萄糖浓度为25.5mmol/L时大鼠心室肌细胞内钙离子平均荧光密度相对百分比分别为95.2士3.41%,90.5±4.54%,87.2±4.39%,81.7±5.69%,82.6±6.37%,79.9±5.70%。
结论:
细胞外液葡萄糖浓度为正常时:人工麝香浓度低于50μg/mL时,人工麝香能够升高心室肌细胞内钙离子浓度,以25μg/mL浓度升高钙离子浓度最为显著;当人工麝香浓度高于100μg/mL时,细胞内钙离子浓度无明显变化。人工麝香增加心室肌细胞中钙离子浓度,可能是其增强心肌收缩力和活血通经作用的机制之一。
当细胞外液葡萄糖浓度升高时,人工麝香会降低离体大鼠心室肌细胞内钙离子浓度,该作用可以缓解心肌细胞内钙潴留和钙超载,对防治糖尿病心肌病具有一定的意义。