兩周模擬失重大鼠動脈平滑肌細(xì)胞膜電位及腦動脈CaL電流的變化.pdf

1、航天飛行后心血管失調(diào)（post-flightcardiovasculardysfunction，PFCD）的發(fā)生涉及多重機(jī)制。已有工作表明：模擬失重可引起大鼠腦動脈血管的肌源性緊張度升高和收縮反應(yīng)性增強(qiáng)、血管中膜肥厚和平滑肌細(xì)胞層數(shù)增多以及血管周圍神經(jīng)支配增強(qiáng)等變化；而可引起大鼠后身動脈肌源性緊張度降低和收縮反應(yīng)性減弱、中膜萎縮以及血管周圍神經(jīng)支配減弱等相反的適應(yīng)性改變。據(jù)此我們實(shí)驗(yàn)室提出“外周效應(yīng)器機(jī)制假說”來解釋航天飛行后姿勢性壓力

2、反射減弱和腦循環(huán)自體調(diào)節(jié)功能變化的機(jī)理。我們近年工作還發(fā)現(xiàn)，模擬失重所致血管區(qū)域特異性適應(yīng)變化涉及血管組織局部腎素-血管緊張素系統(tǒng)（localrennin-angiotensinsystem,L-RAS）與血管平滑肌細(xì)胞（vascularsmoothmusclecells,VSMCs）離子通道的重塑機(jī)制。模擬失重的對抗措施研究結(jié)果提示，在腦血管，真實(shí)/模擬失重引起的肌源性緊張度增強(qiáng)與血管收縮反應(yīng)性升高改變可能是兩個“獨(dú)立的”的生理過程。

3、綜上所述，我們認(rèn)為，VSMCs膜離子通道機(jī)制可能參與微重力下機(jī)體不同動脈血管區(qū)域特異性結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)變化過程，并在其中發(fā)揮一定作用。我們前期工作觀察到3天模擬失重大鼠腦動脈VSMCs的L型電壓依賴性鈣通道（L-typevoltage-dependentcalciumchannel,CaL）功能已有增強(qiáng)趨勢，而4周模擬失重大鼠腦動脈VSMCs的CaL功能顯著增強(qiáng)，其電流密度和通道蛋白表達(dá)升高。而在4周模擬失重過程中CaL變化的時(shí)程特點(diǎn)仍

4、需進(jìn)一步研究。
　　平滑肌細(xì)胞膜電位水平與胞漿內(nèi)游離鈣離子濃度（[Ca2+]i）是影響平滑肌細(xì)胞舒縮活動的重要因素，膜電位的細(xì)小波動就可對其舒縮產(chǎn)生影響，膜電位的變化往往不是單一離子通道活動的結(jié)果，因此以膜電位為指標(biāo)檢測血管平滑肌的反應(yīng)性較選擇某一種離子通道活動為指標(biāo)將更加客觀；而細(xì)胞外Ca2+主要經(jīng)CaL進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，CaL是決定VSMCs的[Ca2+]i的主要因素。對自發(fā)性高血壓大鼠（SHR）的研究發(fā)現(xiàn)，其基底動脈VSMCs的靜

5、息膜電位較正常大鼠相應(yīng)值升高，對藥物的反應(yīng)性增強(qiáng)，而模擬失重后大鼠腦動脈功能和結(jié)構(gòu)也發(fā)生類似高血壓大鼠的適應(yīng)性改變，如前所述，模擬失重后大鼠腦動脈收縮反應(yīng)性增強(qiáng)，血管緊張度升高，其VSMCs的CaL功能顯著增強(qiáng)。對腎性高血壓大鼠研究則發(fā)現(xiàn)，膜電位去極化是導(dǎo)致血管緊張度異常的潛在因素。以上結(jié)果提示模擬失重后大鼠的動脈VSMCs的膜電位可能發(fā)生了變化，而關(guān)于模擬失重對平滑肌細(xì)胞膜電位的影響還未見報(bào)道，至于膜電位變化機(jī)制在模擬失重后大鼠血管收

6、縮反應(yīng)性改變中發(fā)揮的作用也未見報(bào)道。
　　為研究膜電位的變化與離子通道重塑機(jī)制在血管收縮反應(yīng)性的改變中可能發(fā)揮的作用，我們進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：
　　1．采用細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)和尾部懸吊大鼠模型，觀察正常大鼠各主要部位血管平滑肌細(xì)胞靜息膜電位數(shù)值，并與模擬失重2周后大鼠的相應(yīng)值比較，重點(diǎn)觀察模擬失重后大鼠腦血管平滑肌細(xì)胞靜息膜電位以及對KCl、PE和Ach等藥物的反應(yīng)性的改變。
　　2．采用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)和尾部懸吊大鼠模型，

7、觀察模擬失重2周大鼠腦動脈VSMCs的CaL電流密度的變化，測定通道的激活、失活等特性，并觀察平滑肌細(xì)胞CaL通道對鈣通道激動劑BayK8644的反應(yīng)。
　　本工作主要發(fā)現(xiàn)如下：
　　1．模擬失重大鼠基底動脈VSMCs的靜息膜電位為-49.54±6.80mV(n=35)，比對照組大鼠相應(yīng)值（-56.03±8.45mV,n=29）升高約12％(P<0.01)，頸總動脈VSMCs的靜息膜電位為-51.50±6.09mV(n=23

8、)，比對照組大鼠相應(yīng)值（-59.12±6.69mV,n=19）升高約12％(P<0.05)，模擬失重2周后大鼠基底動脈和頸總動脈VSMCs對KCl和PE等藥物呈反應(yīng)性增強(qiáng)的表現(xiàn)。Ach對本實(shí)驗(yàn)中各動脈VSMCs膜電位均無明顯影響。
　　2．與同步對照組相比，模擬失重2周后大鼠腦動脈CaL電流密度顯著增加，峰值電流密度分別為-7.2±0.4pA/pF(n=28)vs-5.0±0.3pA/pF(n=28)（P＜0.01）；加入BayK

9、8644后，與對照組相比，懸吊組BayK8644對CaL電流密度的增大幅值也顯著增加-10.7±1.3pA/pF(n=17)vs-4.7±0.5pA/pF(n=16)(P＜0.01)。細(xì)胞膜電容、接入電阻以及穩(wěn)態(tài)激活曲線和穩(wěn)態(tài)失活曲線等CaL通道動力學(xué)特征無明顯變化。
　　綜上所述，2周模擬失重就可引起大鼠腦動脈VSMCsCaL通道電流密度顯著增加，證實(shí)CaL通道功能的變化在整個失重時(shí)程范圍內(nèi)持續(xù)發(fā)展，且在兩周時(shí)已達(dá)顯著增強(qiáng)水平，