硫化氫對(duì)心肌細(xì)胞收縮的作用及其機(jī)制.pdf

1、硫化氫(H2S)過去一直被認(rèn)為是毒性氣體,它的第一個(gè)生理作用的證據(jù)是1989年獲得的。很多種哺乳動(dòng)物細(xì)胞自身能產(chǎn)生H2S,在正常大鼠的血液中H2S濃度達(dá)到46μmol/L。體內(nèi)的H2S主要通過含硫氨基酸的代謝產(chǎn)生,胱硫醚-β-合酶(cystathionineβ-synthase,CBS)和胱硫醚-γ-裂解酶(cystathionineγ-lyase,CSE)是兩個(gè)能分解L-半胱氨酸產(chǎn)生硫化氫的酶,前者主要存在于腦和神經(jīng)系統(tǒng),后者分布于心

2、血管系統(tǒng)中。神經(jīng)系統(tǒng)中研究發(fā)現(xiàn),生理濃度的H2S能夠增加NMDA受體的敏感性,誘導(dǎo)海馬的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)。在心血管系統(tǒng)中,現(xiàn)已證明,硫化氫與高血壓、肺動(dòng)脈高壓等關(guān)系密切。在肺動(dòng)脈、主動(dòng)脈、尾動(dòng)脈、腸系膜動(dòng)脈,以及門靜脈等血管的管壁組織有H2S合成酶的表達(dá),可以產(chǎn)生內(nèi)源性H2S發(fā)揮舒張血管平滑肌的作用。H2S是重要內(nèi)源性血管活化因子,并且是第一個(gè)被認(rèn)識(shí)的血管平滑肌細(xì)胞ATP敏感性鉀離子通道(KATP通道)開放劑,H2S的降血壓作用可能是通過興奮

3、KATP通道,使細(xì)胞膜出現(xiàn)超極化而使平滑肌舒張,最近發(fā)現(xiàn)H2S還能通過作用于有絲分裂活化蛋白激酶途徑抑制平滑肌細(xì)胞增殖。在離體心臟灌流實(shí)驗(yàn)中,H2S可以抑制心臟的收縮,減慢心率。外源性給予H2S可在各種心血管疾病中發(fā)揮保護(hù)作用,例如,H2S可以減低缺血再灌注后心律失常的發(fā)生率,H2S預(yù)處理可以減小心肌梗死面積;還可以減弱高血壓大鼠冠狀動(dòng)脈中層增厚和活性氧的產(chǎn)生。H2S能夠自體產(chǎn)生,并且具有多種生理調(diào)節(jié)功能,這使H2S成為繼NO和CO后的

4、第三個(gè)氣體信號(hào)分子。近年來,其在心血管系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)作用成為研究熱點(diǎn)。
　　 心肌細(xì)胞的收縮和心臟的泵血功能是息息相關(guān)的,既然H2S可以舒張血管平滑肌,在離體的心臟灌流實(shí)驗(yàn)中也有負(fù)性作用,這種負(fù)性作用是因?yàn)镠2S作用于血管呢,還是直接作用于心肌細(xì)胞呢?我們的實(shí)驗(yàn)就是從大鼠乳頭肌收縮、單個(gè)心肌細(xì)胞收縮試驗(yàn)開始進(jìn)一步證實(shí)了硫化氫對(duì)心肌細(xì)胞收縮的直接抑制作用;并探討了H2S的作用機(jī)制。心肌細(xì)胞內(nèi)游離鈣變化直接影響細(xì)胞收縮,我們用激光共聚

5、焦的方法觀察到在給予硫氫化鈉(H2S的供體)以后,由電刺激誘發(fā)的心肌細(xì)胞收縮時(shí)的細(xì)胞內(nèi)游離鈣減少了,這就說明硫化氫抑制心肌細(xì)胞收縮是通過減少細(xì)胞內(nèi)游離鈣引起的;細(xì)胞內(nèi)游離鈣主要是胞外鈣離子內(nèi)流激發(fā)肌漿網(wǎng)內(nèi)鈣釋放出大量鈣離子,兩個(gè)來源的鈣離子共同組成。咖啡因可以誘發(fā)肌漿網(wǎng)內(nèi)鈣的釋放,我們的實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)H2S并沒有影響咖啡因誘導(dǎo)的肌漿網(wǎng)內(nèi)鈣釋放。然后我們利用膜片鉗的方法記錄心肌細(xì)胞動(dòng)作電位,L型鈣通道電流發(fā)現(xiàn)H2S明顯縮短了動(dòng)作電位復(fù)極的平臺(tái)

6、期,抑制了心肌細(xì)胞L型鈣通道電流。我們還在自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)中觀察了H2S作用,并比較了硫化氫對(duì)正常大鼠和SHR大鼠發(fā)揮抑制作用的差別。為了研究H2S抑制心肌細(xì)胞L型鈣通道電流的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制,我們測(cè)定了心肌細(xì)胞cAMP和cGMP在硫化氫預(yù)處理后的表達(dá)水平,沒有發(fā)現(xiàn)H2S預(yù)處理組心肌細(xì)胞內(nèi)cAMP和cGMP水平的改變;同時(shí)我們也記錄了心肌細(xì)胞KATP通道電流,發(fā)現(xiàn)較低濃度的H2S也不能顯著開放ATP敏感的鉀通道。
　　 總

7、之,我們發(fā)現(xiàn)硫化氫可以抑制大鼠心臟乳頭肌的收縮,減弱單個(gè)心肌細(xì)胞的收縮幅度、速度,這種抑制作用可能是通過抑制心肌細(xì)胞膜上的L型鈣離子通道,使胞外鈣離子內(nèi)流減少,細(xì)胞內(nèi)游離鈣濃度降低來發(fā)揮抑制心肌細(xì)胞收縮的作用的。它的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可能和cAMP、cGMP的介導(dǎo)沒有關(guān)系。較低濃度的H2S就能抑制心肌細(xì)胞收縮可能和其KATP通道開放劑的作用無關(guān)。硫化氫可能是一個(gè)新的L型鈣通道抑制劑,對(duì)它的研究將為進(jìn)一步探索高血壓等心血管疾病的發(fā)病機(jī)制和治療開