目前关于香烟及尼古丁如何引起的心血管功能衰竭的发病机制以及有效的治疗方法尚没有文献对其进行确切阐明。香烟烟雾是被视为引起心血管疾病的独立危险因素。虽然慢性吸烟与心血管疾病的关联是大家所公认的,但由于缺少充分的动物体内实验模型,人们对其中内在的基本机制仍然知之甚少。本研究主要评估香烟烟雾环境及体内注射尼古丁对小鼠心肌的影响及金属硫蛋白对心肌细胞的保护作用。本研究对成年野生型小鼠和金属硫蛋白过表达转基因型小鼠同时腹腔注射尼古丁(2 mg/kg/d)持续10天并用香烟烟雾处理成年野生型小鼠和金属硫蛋白过表达转基因型小鼠每天半小时,持续40天。尼古丁注射处理小鼠后,分别利用苏木精伊红和马森三色染色技术来评估心肌组织学现象,用CM-H2DCFDA荧光和caspase-3活性检测氧化应激和细胞凋亡。本研究结果显示,尼古丁注射没有影响金属硫蛋白表达水平,但是降低了左心室收缩能力(短缩分率),损伤了心肌细胞收缩功能(包括降低的收缩峰值、减慢的最大收缩/舒张速率,延长的舒张时间)和细胞内Ca2+属性下降(包括静息和电刺激引起细胞内Ca2+释放水平下降以及Ca2+恢复时间延长)。马森三色染色显示金属硫蛋白明显缓解了尼古丁注射引起的小鼠心肌间隙纤维化。生化和组织学研究结果未显示有任何心肌横断面积变化。尼古丁注射引起明显的活性氧积累,细胞凋亡和心肌纤维化,金属硫蛋白可明显减轻这些现象。总结而言,本研究结果表明金属硫蛋白可以通过其抗氧化作用抵抗活性氧的积累和抑制细胞凋亡,进而抵制尼古丁注射诱导的心肌收缩功能障碍和心肌间隙纤维化。同时,本研究使用香烟烟雾处理小鼠,评估金属硫蛋白过表达对香烟烟雾引起的心脏形态变化、心肌收缩功能、细胞内钙性能和细胞凋亡的影响。本研究数据显示,香烟烟雾明显增大左心室收缩末期和舒张末期的直径,降低左心室和心肌细胞收缩功能,破坏细胞内钙稳态,造成细胞凋亡与线粒体损伤(包括细胞色素C的释放和乌苷酸活性的降低),金属硫蛋白减弱或缓解了香烟烟雾的这些影响。此外,香烟烟雾并不影响心脏的Akt和GSK3β总蛋白量表达但是增强Akt和GSK3β的磷酸化水平,金属硫蛋白可以缓解其磷酸化效果。这些数据表明,香烟烟雾导致心肌细胞收缩功能障碍,心肌细胞钙功能失调,细胞凋亡和线粒体损伤,并且证明了金属硫蛋白具有通过其抗氧化作用对香烟烟雾引起心肌功能障碍的治疗潜力。