共聚焦显微术测定大鼠和黄鼠心肌细胞游离Ca2+浓度与温度的关系

运用共聚焦激光扫描显微成像术对比研究非冬眠动物大鼠和冬眠动物黄鼠心肌细胞胞内Ca2+浓度 ([Ca2+]i) 随温度的变化.首先标定了不同温度下Ca2+探针indo-1的解离常数,提出并证明按α定态设定标定溶液pH值的必要性.细胞荧光分析显示,大鼠心肌细胞[Ca2+]i随温度降低显著上升,低温下频繁出现自发钙波,胞内发生钙超载;相比较冬眠动物黄鼠心肌细胞[Ca2+]i在相同条件下保持稳定,避免发生钙超载.认识其中的钙稳态机制可能对有关医学问题有潜在的指导意义.     

黄鼠心肌肌质网超微结构及摄钙速率的季节性变化

为阐明肌质网在冬眠动物心肌耐寒适应中的地位,本文对冬眠季和非冬眠季黄鼠心肌肌质网的超微结构和摄钙速率进行了定量对比。（１）在超微结构的研究中,我们采用ＯｓＦｅＣＮ后固定法增加肌质网的着色深度,从而比常规染色更易辨认其结构。（２）形态计量分析结果显示,冬眠黄鼠心肌肌质网和脂滴的体密度显著高于夏季活跃黄鼠,其中肌质网所高出的部分是非连接肌质网。（３）以ａｒｓｅｎａｚｏ－Ⅲ光吸收法测得冬眠黄鼠心肌肌质网     

共聚焦显微术测定大鼠和黄鼠心肌细胞游离Ca2+浓度与温度的关系

运用共聚焦激光扫描显微成像术对比研究非冬眠动物大鼠和冬眠动物黄鼠心肌细胞胞内Ca²⁺浓度 ( [Ca²⁺]_i)随温度的变化 .首先标定了不同温度下Ca²⁺探针indo 1的解离常数 ,提出并证明按α定态设定标定溶液pH值的必要性 .细胞荧光分析显示 ,大鼠心肌细胞 [Ca²⁺ ]_i 随温度降低显著上升 ,低温下频繁出现自发钙波 ,胞内发生钙超载 ;相比较冬眠动物黄鼠心肌细胞[Ca²⁺ ]_i  在相同条件下保持稳定 ,避免发生钙超载 .认识其中的钙稳态机制可能对有关医学问题有潜在的指导意义 .     

心肌细胞横管-肌质网耦联与钙信号调控

心肌细胞的兴奋沿横管传入细胞深处并激活L型钙通道,进而通过钙致钙释放机制激活肌质网ryanodine受体钙释放通道,由此产生的钙火花叠加成为细胞钙瞬变,引发心肌细胞同步化收缩.β1型肾上腺素受体介导的广域cAMP信号通过磷酸化L型钙通道、ryanodine受体、肌质网受磷蛋白,分别上调钙内流、钙释放和肌质网钙泵的钙回收...     

DMA增加正常大鼠心肌细胞钙瞬变和收缩

实验观察了钠氢交换或钠钙交换抑制剂 5 (N ,N 二甲基 )氨氯吡咪 (DMA)对正常和心肌肥厚大鼠分离心室肌细胞钙瞬变和细胞收缩的影响。通过负载荧光染料Fura 2 /Am ,应用离子影像分析系统 (IonImagingSystem)同步测定离体大鼠心肌细胞钙瞬变和细胞长度。结果表明 :DMA 10 μmol/L分别使钙瞬变和细胞缩短从对照组的 2 0 9.6 0± 5 4.96和 3.0 7± 0 .97μm增加到 2 38.5 0± 80 .41和 4.0 7± 1.0 2 μm (P <0 .0 5 ,n =7)。应用特异性反向钠钙交换阻断剂KB R7943可完全阻断DMA的激动作用。DMA还可使尼卡地平抑制L 型钙通道后的钙瞬变和细胞收缩增加。在肥厚心肌细胞 ,DMA表现出相同的药理作用 ,但对钙瞬变和细胞缩短的刺激作用更强。结果表明 :DMA可通过反向钠钙交换途径增加正常和肥厚大鼠心肌细胞钙瞬变和细胞收缩 ,且对肥厚心肌细胞的影响比对正常心肌细胞大。     

小剂量过氧化氢对大鼠心肌细胞钙瞬变及凋亡的作用

目的:探讨小剂量过氧化氢导致的氧化应激对大鼠心肌细胞钙瞬变及细胞凋亡的作用。方法:解剖取出成年大鼠心脏,应用langendorff方法分离心肌细胞,加入fluo-3荧光指示剂后,应用不同浓度的过氧化氢作用于心肌细胞,在共聚焦显微镜下测定心肌细胞内钙瞬变。分离并培养新生大鼠心肌细胞,观察过氧化氢处理心肌细胞后其形态的变化,从而评价小剂量过氧化氢对心肌细胞的凋亡作用。结果:应用0.125 mmol/L、0.25 mmol/L及0.375 mmol/L的过氧化氢作用于心肌细胞后,心肌细胞内钙瞬变幅度明显升高,并呈时间剂量依赖性。在培养的大鼠原代心肌细胞中加入0.25 mmol/L的过氧化氢后,心肌细胞发生凋亡的形态变化。结论:小剂量过氧化氢可开放心肌细胞L-钙通道,明显增加心肌细胞内钙瞬变,并导致心肌细胞凋亡。     

热暴露大鼠心肌细胞钙稳态及其调节机制的研究

本文观察了离体成年大鼠心室肌肌质网、线粒体Ｃａ＾２＋－ＡＴＰ酶活性和总钙含是到及原代培养乳腺心肌细胞＾４６Ｃａ摄取、活性钙调素相对含量、胞浆内游离钙浓度在不同温度热暴露４０ｍｉｎ后的变化。结果表明：热暴露后,心肌奖浆、肌质网及线粒体中的Ｃａ＾２＋－ＡＴＰ酶活发表 所下降,心肌肌质网及线粒体中的总钙含量亦有降低趋势,心肌细胞活性钙调素相对含量显著下降,＾４６Ｃａ摄取量及胞浆内游离浓度显著升高。提示,     

可视化动缘探测系统检测心肌细胞舒缩功能

目的:分离成年大鼠心室肌细胞,利用可视化动缘探测系统检测其收缩/舒张功能.方法:常规酶解法分离制备钙耐受心肌细胞;用Ca2 荧光探剂fura-2/AM(0.5μmol/L)负载心肌细胞30 min(25℃)后,以含氧台氏液灌流并予电场刺激(0.5 Hz,5 ms),采用动缘探测系统检测心肌细胞收缩/舒张功能及细胞内荧光信号变化.结果:可视化动缘探测系统可实时同步观察和记录心肌细胞机械功能和细胞内钙瞬变变化,并可计算得到细胞收缩/舒张和钙瞬变的变化幅度、时程及速率等一系列指标,从而直接反映细胞水平的心肌功能改变.结论:可视化动缘探测系统为人们提供了一个在单心肌细胞水平探讨心肌肌源性功能及其改变的新方法,是当今心血管研究的一项重要技术.     

β-肾上腺素受体调控心肌细胞兴奋收缩耦联的分子过程研究

兴奋收缩耦联是肌细胞兴奋期间由动作电位触发肌质网释放钙离子,从而导致收缩的过程。心肌细胞的兴奋收缩耦联是通过“钙致钙释放（Ca^2＋-induced Ca^2＋ release）的机制完成的。兴奋期间,细胞膜电位的去极化导致电压依赖性的L．型钙通道（LCC）开放,细胞外钙离子通过LCC流入细胞,激活了肌质网膜上称为ryanodine受体（RyR）的钙释放通道,后者从肌质网钙库中释放钙离子,使细胞质游离钙浓度迅速上升。细胞质钙浓度的升高一方面启动细胞收缩,另一方面激活了肌质网钙泵和细胞膜钠钙交换,二者分别将钙离子运回肌质网或细胞外,使细胞质钙浓度很快回落,从而完成了一次“钙瞬变（Ca^2＋ transient）”。钙瞬变在每个心动周期发生一次,是直接控制细胞收缩的细胞内信号。     

心肌细胞膜与肌质网膜的结构功能耦联及其病理重塑机制

心脏的收缩功能依赖心肌细胞膜（包括横管）与肌质网的结构耦联以及其中L型钙通道与肌质网钙释放通道之间的钙致钙释放过程。在一些病理条件下,细胞膜与肌质网的耦联结构发生重塑,钙致钙释放机制受损,心肌细胞收缩力下降。其中,junctophilin-2等蛋白分子表达量减少是心力衰竭疾病中心肌细胞收缩能力下降的关键因素。     

胞外镁离子对SD成年大鼠心肌细胞胞内钙信号的影响

目的：研究胞外不同浓度的镁离子对SD成年大鼠心肌细胞钙瞬变的影响。方法：采用激光共聚焦显微镜系统同步配合阈上电刺激探测心肌细胞钙瞬变。结果：胞外低浓度的镁离子（0 mmol /L,0.5 mmol /L; 正常镁离子浓度为1 mmol/L）可以升高钙瞬变的峰值（P〈0.05）,但不影响钙瞬变的持续时间（以钙瞬变的半高宽表示）（P〉0.05）;胞外高浓度的镁离子（2.5 mmol /L,5 mmol /L,10 mmol /L）均可抑制钙瞬变的峰值（P〈0.05）;其中5 mmol/L和10 mmol/L的胞外镁还能延长钙瞬变的持续时间（P〈0.05）。结论：正常情况下镁对心肌细胞钙瞬变有抑制作用。     

氨甲酰胆碱通过M2胆碱能受体对大鼠心肌细胞发挥正性肌力作用

为研究氨甲酰胆碱（carbachol,CCh）对大鼠心肌细胞的正性肌力作用机制,利用电压钳方法观察CCh对急性分离的单个大鼠心肌细胞L-型钙电流（足扎）和钠,钙交换电流（INa/Ca）的影响。细胞负载Fura-2／AM后,用离子成像系统测定场刺激下单个大鼠心肌细胞的钙瞬变和细胞缩短。结果表明,100ILmol／LCCh使正向INa/Ca从（1．18±0．57）pA／pF增加到（1．65±0．52）pA/pF（P〈O．01）,反向,INa/Ca从（1．11±0．49）pA/pF增加到（1．53±0．52）pA/pF（P〈O．01）,但不影响ICa,L。阿托品（非选择性M胆碱受体拮抗剂）和methoctramine（选择性M2胆碱受体拮抗剂）可阻断这种增加作用。100μmol／LCCh使钙瞬变从对照组的203．8±50．0增加到234．8±64.3,使细胞缩短从对照组的（3．00±0．67）μm增加到（3．55±1．21）μm。KB-R7943（选择性反向INa/Ca抑制剂）不影响钙瞬变和细胞缩短的基础水平,却完全阻断CCh引起的钙瞬变和细胞缩短的增加。尼卡地平（ICa,L抑制剂）抑制钙瞬变和细胞缩短。CCh在尼卡地平存在下仍可增加钙瞬变和细胞缩短值,提示其正性肌力作用是通过刺激钠,钙交换实现的。CCh不改变钙敏感性。阿托品和methoctramine阻断CCh的这种激动作用,说明CCh的正性肌力作用是通过M2受体实现的。以上结果提示,CCh对大鼠心肌细胞有正性肌力作用,这种作用是通过激动反向钠／钙交换实现,由M2受体介导。     

心肌细胞钙瞬变和细胞收缩的激光共聚焦成像研究

目的：游离钙离子参与机体的多种重要生理功能。本研究着重探讨如何利用激光共聚焦显微镜线扫描成像技术同时记录正常情况下心肌细胞的钙瞬变以及由此引起的细胞收缩过程。方法与结果：本研究以分离的心室肌细胞为对象,通过局部场刺激诱发细胞的钙瞬变和收缩,同时配合使用激光共聚焦显微镜成像系统,以线扫描方式记录实验结果。结果表明,钙瞬变先于细胞收缩发生(约早31ms),而收缩最大处远落后于钙瞬变峰值发生处(约慢346ms)。结论：激光共聚焦显微镜线扫描成像技术具有较好的时问分辨率和空间分辨率,其实验结果直观、明确、可靠,是较理想的研究钙瞬变和细胞收缩的光学记录方法。     

心肌胞内钙瞬变的记录方法——快速二维扫描法与线扫描法

目的:采用共聚焦显微镜快速二维扫描方式和线扫描方式记录心肌胞内钙瞬变,并分析其优缺点。方法:标本为急性分离的SD大鼠心肌单细胞,胞内钙信号由钙指示剂fluo4-AM标记,其变化由共聚显微镜(LSM510META系统)记录。钙瞬变由局部场刺激诱发,刺激器和共聚焦成像系统之间通过触发连接同步工作。结果:快速二维扫描方式可在二维平面上反映全细胞范围内钙瞬变的动态过程,空间信息较全面;特别地,当心肌细胞由于药物或病理状态的改变而出现胞内钙稳态失衡时,快速二维扫描的结果更有利于了解胞内钙变化;其结果可制成动画,真实而直观地再现心肌细胞胞内钙瞬变的动态过程。线扫描方式的时间分辨率较高,也有一定的空间分辨率,可反映钙瞬变的时空特征,并可分析细胞收缩的情况。二种扫描方式所得的结果在实质上是一致的,但各有其侧重点和优缺点,在反映心肌细胞功能状态方面具有互补作用。结论:两种扫描方式所得的结果综合起来更有利于对胞内钙信号变化的特征和意义进行正确解读。     

热应激大鼠心肌钙代谢的变化及其机理探索

心肌细胞内钙离子对心功能的调节有着极其重要的作用。本研究观察了不同热应激强度下大鼠心肌细胞内质网、线粒体中钙含量,Ｃａ２＋－ＡＴＰ酶活力,内质网Ｃａ２＋主动转运速率及心肌ＡＴＰ含量的变化。研究结果表明,热应激大鼠心肌细胞内质网、线粒体钙含量随肛温升高显著下降;大鼠肛温达４２℃时,其钙含量分别较对照下降３２．２％和４６．５％;心肌细胞内质网和线粒体Ｃａ２＋－ＡＴＰ酶活力亦明显降低,线粒体Ｃａ２＋－ＡＴＰ酶活力下降幅度更为激烈。热应激大鼠心肌内质网Ｃａ２＋主动转运速率和Ｃａ２＋－ＡＴＰ酶活力变化趋势相同,且两者呈密切相关关系。热应激大鼠心肌ＡＴＰ含量亦随肛温升高大幅度降低,当动物肛温超过４２℃时,其可降至对照动物的３７．５％;热应激大鼠心肌ＡＴＰ含量的变化与内质网Ｃａ２＋－ＡＴＰ酶活力关系密切。实验结果提示：热应激心肌细胞质膜受损所致细胞Ｃａ２＋主动转运功能紊乱及心肌能量代谢障碍是心肌钙稳态失调的主要原因;心肌细胞钙代谢紊乱是诱导心肌细胞严重受损,导致热应激机体心血管功能失调,甚至心功能衰竭的重要机制     

牛磺酸对大鼠心肌细胞内钙浓度的影响

牛磺酸 (Ｔａｕｒｉｎｅ ,Ｔａｕ)是可兴奋组织中含量最为丰富的游离氨基酸 ,是细胞自稳态的重要调节物质。在多种心血管疾病的临床与实验研究中具有明显的细胞保护作用。其作用机制与调节心肌细胞的钙浓度有关。用同位素示踪技术已证实Ｔａｕ在细胞内“高钙”状态下能抑制钙的跨膜内流。本文采用Ｆｕｒａ 2荧光技术测定Ｔａｕ对成年大鼠分离心肌细胞在静息、高钾去极化以及缺氧 /复氧条件下游离 [Ｃａ ]ｉ,旨在进一步探讨Ｔａｕ的作用机制。1　材料与方法(1)动物实验　雄性Ｗｉｓｔａｒ大鼠 (军事医学科学院四所提供 )。 2 0 %乌拉坦ｉｐ…     

氨甲酰胆碱增加大鼠心室肌细胞收缩机制的初步研究

目的:本文研究非选择性M受体激动剂氨甲酰胆碱(Cch)对心肌细胞收缩的作用,并同时观察L-型钙流,探讨其机制.方法:以分离大鼠的单个心室肌细胞为对象,采用膜片钳和单细胞收缩测量技术,在35℃恒温,细胞外钙离子浓度1.8 mmol/L,0.2 Hz,1.0 Hz刺激下测量细胞收缩幅度和ICa(L)、INa/Ca.结果:①大鼠心肌细胞收缩与刺激频率呈负相关;②选择△L0.2 Hz/△L1.0 Hz≥1.25(n=6)的细胞给予1.0 Hz的刺激,100 μmol/L Cch增加大鼠心室肌细胞收缩28%.③ Cch作用能被非选择性M受体阻滞剂阿托品阻滞,选择性M1受体激动剂MCN-A-343 100 μmol/L对细胞收缩无影响.④ 100 μmol/L Cch对ICa(L)无影响,但增加从 10 mV复极到-40 mV所产生的晚期尾电流,提示INa/Ca加大.结论:Cch能加强大鼠心室肌细胞收缩,它的作用由M2受体介导,其机制可能是通过加强INa/Ca,增加肌质网(SR)内的钙内容和钙释放,导致细胞收缩加强,而非通过L-型钙流.     

甲状腺素对大鼠心肌细胞收缩功能及钙瞬变的影响

目的：研究甲状腺素对单个心肌细胞收缩功能及钙瞬变的影响。方法：SD大鼠60只随机分为对照组（30只）、甲状腺素组（30只）。通过给予甲状腺素喂养后,测量血流动力学指标,随后分离单个心室细胞,采用可视化动缘探测系统同步检测大鼠心肌细胞收缩和钙瞬变的变化并与对照组比较。结果：（1）甲状腺素治疗组左室收缩压（LVSP）和最大缩短和复长速率（&#177;dp／dtmax）较对照组明显提高（P〈0．05）,左室舒张末压（LVEDP）较对照组明显下降（P〈0．05）。（2）甲状腺素治疗组单个心肌细胞收缩功能指标最大收缩幅度（PTA）、最大缩短和复长速率（&#177;dL／dtmax）较对照组明显增加（P〈0．05）,钙瞬变指标fura-2荧光强度变化（△FFI）明显增强、Ca2＋离子达峰值时程（TTPCa）、舒张期Ca2＋减少50％时程（T50DCa）较对照组明显缩短（P〈0．05）。结论：甲状腺素可改善大鼠心脏功能并增强单个心肌细胞的收缩功能及钙瞬变幅度,在单细胞水平上为探讨甲状腺素治疗慢性心衰的发生机制提供了实验依据。     

心肌细胞兴奋-收缩偶联的微观机制

心肌细胞的兴奋 收缩偶联 (ECC)本质上是胞膜上的电压门控L 型钙通道 (LCCs)和胞内ryanodine受体 (RyRs)之间通过钙诱导钙释放 (CICR)机制进行沟通进而引发肌细胞收缩的过程。最近的研究进一步揭示了微观水平上LCCs和RyRs之间的信息联系。在钙偶联位点 (couplons)上 ,LCCs因膜去极化而随机开放 ,在局部产生高强度的钙脉冲 (即钙小星 ,Ca2 sparklet) ,作用于邻近肌质网终末池上的RyRs。钙偶联位点通过由钙小星随机激活的RyRs(即钙释放通道 )以钙火花 (Ca2 spark)的形式释放钙。这些钙在全细胞水平上总和即形成钙瞬变 (Ca2 transient)。因此 ,钙小星触发钙火花就构成了ECC中的基本事件。本文重点阐述LCCs和RyRs分子间的信号转导机制 ,也即从微观水平上探讨CICR及ECC的形成机制。     

钙网蛋白介导热处理对大鼠骨骼肌适应性变化钙调机制的研究

目的:研究应激蛋白钙网蛋白(CRT)在热处理过程中对大鼠骨骼肌适应性保护的钙调机制。方法:本研究使用递增的热处理方案对大鼠进行热干预,40只SD大鼠被随机分成安静对照组C(8只)和热处理组H(32只),其中热处理组在热干预完毕后再分为热处理即刻组(H1)、热处理后24 h组(H2)、热处理后48 h组(H3)和热处理后6 d组(H4)(n=8)。结果:热处理完成后,H2组大鼠骨骼肌肌质网Ca2+-ATP酶活性值最高,与安静对照组C比较呈非常显著性(P<0.01),H1组与安静对照组C比较,其值也呈显著性差异(P<0.05);线粒体Ca2+-ATP酶活性以H1组最高,与安静对照组C比较呈显著性差异(P<0.05),同时大鼠骨骼肌肌质网Ca2+浓度以H2组最高,H1组其次,两者与安静对照组比较呈显著性差异(P<0.05);线粒体Ca2+浓度H1与H2组值高于安静对照组C,H3及H4组值低于安静对照组C,都无差异性;热处理完毕后,H1、H2、H3组大鼠骨骼肌中应激蛋白CRT的表达量较安静对照组C显著增加。结论:在温度递增的热处理过程中,钙网蛋白对骨骼肌细胞钙平衡的失调发挥调节作用,这种热刺激产生的适应性保护对骨骼肌有很好的保护作用。