ATP敏感性钾通道亚基突变对血管生理特性的影响.pdf
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1、微循环学杂 志,():,C C H I N E S EJ O U R N A LO FM I C R O C I R C U L A T I O Nd o i:/j i s s n 微循环学杂 志 年第 卷第期基础与实验A T P敏感性钾通道亚基突变对血管生理特性的影响宋涛黄燕 中图分类号R 文献标识码A 文章编号 ()【摘要】目的:探究A T P敏感性钾通道亚基突变(K i r V M)对血管生理特性的影响.方法:以同窝野生型(WT,野生组,n)及杂合突变小鼠(V M/,突变组,n)为研究对象,采用颈动脉插管测定两组小鼠的收缩压和舒张压;分离降主动脉,制成 mm左右动脉环,经生物信号采集与分
2、析系统测定动脉环张力的变化;分离单个血管平滑肌细胞,利用全细胞膜片钳技术记录L型钙通道电流;眼眶内眦静脉采血,采用E L I S A试剂盒检测血清肾素、血管紧张素、醛固酮表达水平.结果:与野生组小鼠相比,突变组小鼠收缩压和舒张压明显下降(P ).突变组小鼠在 mm o l/LK C l及m o l/L去甲肾上腺素刺激下的张力改变明显高于野生组小鼠(P );突变组小鼠动脉环对低浓度(m o l/L)及高浓度吡那地尔(m o l/L)的舒张反应性均大于野生组小鼠(P ).突变组小鼠血管平滑肌细胞钙电流峰值增加(P ).与野生组小鼠相比,突变组小鼠肾素、血管紧张素I I水平升高(P ).结论:K i
3、 r V M 突变使血压下降,反射性引起机体代偿调节,激活R AA S系统,血管平滑肌细胞钙电流增加,使得血管对收缩剂及舒张剂的张力反应性增加.【关键词】A T P敏感性钾通道;K i r V M 突变;C a n t u综合征;血压;血管张力;R AA S系统E f f e c t so fA T P s e n s i t i v eP o t a s s i u mC h a n n e lM u t a t i o n(K i r V M)o nV a s c u l a rP h y s i o l o g yS ONGT a o,HUANGY a nD e p a r t m e
4、n to fC a r d i o l o g y,R e n m i nH o s p i t a lo fWu h a nU n i v e r s i t y,C a r d i o v a s c u l a rR e s e a r c hI n s t i t u t e,Wu h a n U n i v e r s i t y,H u b e i K e y L a b o r a t o r y o f C a r d i o l o g y,Wu h a n ,C h i n a;C o r r e s p o n d i n ga u t h o r【A b s t r a
5、 c t】O b j e c t i v e:T oe x p l o r e t h ee f f e c t so fA T P s e n s i t i v ep o t a s s i u mc h a n n e lm u t a t i o n(K i r V M)o nv a s c u l a rp h y s i o l o g y M e t h o d:L i t t e rw i l dt y p e(WT,WTg r o u p,n)a n dh e t e r o z y g o u sm u t a n tm i c e(V M/,m u t a n tg r
6、o u p,n)w e r es t u d i e d T h es y s t o l i cb l o o dp r e s s u r ea n dd i a s t o l i cb l o o dp r e s s u r ew e r em e a s u r e db yc a r o t i dc a n n u l a T h ed e s c e n d i n ga o r t aw a sd i s s e c t e da n dc u t i n t oa r t e r i a l r i n ga r o u n d mm T h e nt h e c h a
7、 n g e so f a r t e r i a l r i n g t e n s i o nw e r em e a s u r e db yb i o l o g i c a l s i g n a l a c q u i s i t i o na n da n a l y s i s s y s t e m T h e s i n g l e s m o o t hm u s c l ec e l lw a s i s o l a t e da n d t h eL t y p e c a l c i u mc u r r e n tw a s r e c o r d e db y
8、t h ew h o l e c e l l p a t c hc l a m p A n d t h eb l o o dw a s c o l l e c t e da n d t h e e x p r e s s i o n l e v e l o fR AA Ss y s t e mw a sm e a s u r e db yE l i s ak i t s R e s u l t s:C o m p a r e dw i t h t h em i c e i nWTg r o u p,t h es y s t o l i cb l o o dp r e s s u r ea n
9、dd i a s t o l i cb l o o dp r e s s u r e i nm u t a n tg r o u pm i c ew e r em u c hl o w e r(P )F o r t h ea r t e r i a l c o n t r a c t i l i t y t e s t,t h e a r t e r i a l t e n s i o nc h a n g e o fm u t a n tm i c e i n mm o l/LK C La n dm o l/Ln o r e p i n e p h r i n ew a ss i g n i
10、 f i c a n t l yb i g g e r t h a nt h a t i nWTg r o u pm i c e(P )B e s i d e s,t h er e l a xr e a c t i v i t yo fa r t e r i a lr i n gi nm u t a n t g r o u pm i c e t o l o wc o n c e n t r a t i o n(m o l/L)a sw e l l a sh i g hc o n c e n t r a t i o n(m o l/L)o f p i n a c i d i lw a sg r
11、e a t e r t h a nt h a to fWTg r o u pm i c e(P )I na d d i t i o n,t h ep e a kLt y p e c a l c i u mc u r r e n t o f s m o o t h 基金项目国家自然科学基金青年基金项目();武汉市科技局知识创新专项项目曙光计划();中央高校自主科研项目(k f )作者单位武汉大学人民医院心内科,武汉大学心血管病研究所,心血管病湖北省重点实验室,武汉 ;通讯作者,E m a i l:q q c o m本文 收到,修回m u s c l ec e l l s i nm u t a n
12、 t g r o u pm i c ew a sh i g h e r t h a n t h a t i nWTm i c e(P )M e a n w h i l e,c o m p a r e dw i t h t h eWTm i c e,t h e l e v e l so fr e n i na n da n g i o t e n s i nI Iw e r ei n c r e a s e di nm u t a n tg r o u pm i c e(P )C o n c l u s i o n:K i r V Mm u t a t i o nl e a d s t o l
13、o w e rb l o o dp r e s s u r e,w h i c ha c t i v a t e sr e f l e x e sc o m p e n s a t o r yr e g u l a t i o no f t h eb o d y,r e s u l t i n gh i g h e rR AA Ss y s t e ma c t i v i t y,a n dc a nf u r t h e r i n c r e a s et h ec a l c i u mc u r r e n to fv a s c u l a rs m o o t hm u s c
14、l ec e l l sa n dt h e t e n s i o nr e a c t i v i t yo fb l o o dv e s s e l s t oc o n s t r i c t o r sa n dr e l a x a n t s【K e yw o r d s】A T P s e n s i t i v ep o t a s s i u mc h a n n e l;K i r V Mm u t a t i o n;C a n t us y n d r o m e;B l o o dp r e s s u r e;V e s s e l c o n t r a c
15、t i l i t y;R AA Ss y s t e m微循环学杂 志 年第 卷第期基础与实验C a n t u综合征(M I M )是一种新型AT P敏感性钾离子通道病,病变累及全身多个系统和器官;患者主要表现为多毛征、面容粗糙、骨骼异常、精神智力发育迟缓、心血管缺陷等,约 的患者合并有心血管缺陷,包括心脏增大、血管扩张、血压降低、动脉导管未闭、心律失常、肺动脉高压.C a n t u综合征临床危害大,严重影响患者生活质量:的患者有肺动脉高压,新生患儿因肺动脉高压需要长期呼吸机辅助呼吸,的患者合并有心律失常,的患者有心衰病史,这些心血管异常甚至在新生婴儿期即可发生,但目前尚无有效治疗方法,
16、且C a n t u综合征患者心血管异常的病理机制亦不清楚,.目前 发 现 的C a n t u综 合 征 患 者 均 存 在 编 码KA T P通道亚单位的基因突变 即A B C C 或K C N J 突变,已检测出来的突变位点至少有 个,重组细胞实验 表明这些 突变均 为 功 能 获 得 性 突变.本课题组前期制备了带有C a n t u综合征患者突变基因(K i r V M)的小鼠,本研究主要探讨该突变对小鼠血压、血管张力、平滑肌细胞钙电流等动脉血管生理特性的影响,以期为C a n t u综合征的发病机制及临床治疗提供理论依据.材料与方法 实验动物和分组将 周龄K i r w t/VM(
17、V M/)进行相互交配,繁殖得同窝野生型小鼠K i r w t/w t(V M/)、杂 合 子K i r w t/VM(V M/)、纯 合 子K i r VM/VM.由于纯合子小鼠出生后三周左右均死亡,且临床上C a n t u患者均为杂合子突变,故本实验纳入 周龄同窝野生型小鼠K i r w t/w t(野生组,n)和杂合子K i r w t/VM(突变组,n)作为实验对象,雌雄不限.小鼠饲养于S P F级动物房,自由进食进水,饲料经钴 照射灭菌,水高压处理,动物房内温度恒定于 ,湿度为 ,灯光控制 h明暗交替.本实验经武汉大学人民医院伦理委员会批准,符合 实验动物饲养管理和使用指南.主要仪
18、器和设备压力传感器(M o d e lS P R ,澳大利亚),P o w e r L a b数据采集系统(A DI n s t r u m e n t s,澳大利亚),L a b C h a r t数据分析软件(A DI n s t r u m e n t s,澳大利亚),倒置显微镜(O l y m p u s,日本),张力传感器(P a n l a b,西班牙),成都泰盟生物电子仪器公司生产的新型 生物机能试验操作系统,膜片钳HE KA系统(HE KA,德国).主要试剂及药品 异氟烷购自深圳瑞沃德科技有限公司(批号:R ),去甲肾上腺素(批号:U ),吡那地尔(批号:TM L T ),N
19、a C l(批号:),K C l(批号:),M g S O HO(批号:),K HP O(批号:),N a H C O(批号:),E D T A(批号:),葡萄糖(批号:F B P )等试剂均购自国药集团化学试剂有限公司.K r e b s R i n g e r溶液(mm o l/L):N a C l ,K C l ,C a C l ,M g S O ,N a HP O ,N a H C O ,葡萄糖 (p H ).平滑肌细胞分 离 液(mm o l/L):N a C l ,K C l ,HE P E S ,葡萄糖 ,C a C l ,M g C l .平滑肌细胞分离液:m l平滑肌细胞分离
20、液 牛血清白蛋白;平滑肌细胞分离液:m l平滑肌细胞分离液 m g木瓜蛋白酶 m g二硫赤藓糖醇;平滑肌细胞分离液:m l平滑肌细胞分离液 m g胶原酶 m g胰蛋白酶抑制剂 m g弹性蛋白酶.记录钙电流的细胞外液(mm o l/L):N a C l ,C s C l ,C a C l ,M g C l,葡萄糖 ,HE P E S ,N a HC O ,N a HP O (p H );记录钙电流的细胞内液(mm o l/L):C s C l ,T E A C l ,M g C l ,C a C l ,KA T P ,E G T A ,H E P E S (p H ).肾素、血管紧张素I I、醛
21、固酮E L I S A试剂盒(批号分别为:D Y ,L S F ,K A ).宋涛黄燕 血压测量小鼠吸入 异氟烷麻醉,并置于加热垫上保持身体温度.颈中线处切开 mm皮肤,分离胸腺和肌肉,露出右侧颈动脉,小心地将压力传感器插入右颈动脉并移至升主动脉.使用P o w e r L a b数据采集系 统记录收缩 压、舒张压 和心率,并使 用L a b C h a r t 对数据进行分析.微循环学杂 志 年第 卷第期基础与实验 动脉环制备及血管张力测量异氟烷麻醉小鼠安乐死后,摘取其降主动脉,分离、清除附着结缔组织,制成 mm长的动脉环,将动脉环穿过两个边长为 c m的等边三角形不锈钢小钩 后,置 于 盛
22、 有 m lK r e b s R i n g e r液 的 恒 温(,OC O平衡)离体血管灌注浴槽内,下端 固定于槽底 部,上端通过 张力换能器 与P o w e r l a b八道生理记录仪相连,记录动脉环张力变化.稳定 m i n后,采用K C l刺激动脉环有反应后开始实验.用 mm o l/LK C l收缩血管,达到平台期后,反复洗去K C l,再次平衡 m i n,加入 m o l/L去甲肾上腺素达最大收缩后,分别观察加入不同浓度吡那地尔(m o l/L,m o l/L)时血管的收缩情况,并描记曲线收缩幅度,计算不同浓度吡那地尔刺激下的血管张力与 m o l/L去甲肾上腺素刺激下血
23、管的张力百分比.平滑肌细胞分离及L型钙电流记录异氟烷麻醉小鼠安乐死后,摘取其降主动脉,在冰浴的生理盐水上分离、清除附着结缔组织,剪成 mm血管环;将血管环转移到 m l的平滑肌细胞分离液中,室温孵育 m i n;轻轻吸出平滑肌细胞分离液,加入 m l常温平滑肌细胞分离液,在 水浴 m i n,每 m i n轻轻颠倒数次;再转移到平滑肌细胞分离液中,水浴 m i n;室温下静置 m i n后冰上静置 m i n.缓慢轻轻吸走平滑肌细胞分离液,再用 m l平滑肌细胞分离液轻轻吹打数次,置于冰上,吸取 l分离的细胞悬液置于小的载玻片上,冰块上保存至少 h进行膜片钳记录.将分离的平滑肌细胞转移至灌流槽
24、,用全细胞膜片钳记录单个平滑肌细胞的钙电流,电极电阻 M,记录钙电流程序:电位钳制在 mV,先给予 mV到 mV的梯度电压,命令电压从 mV开始,mV终止,阶跃 mV,持续 m s的系列脉冲,采用C l a m p及p C l a m p软件完成数据的采集和分析.小鼠血清肾素、血管紧张素I I、醛固酮水平检测采用眼眶内眦静脉采血,将采集的血液收集在E P管中,室温静置 h,下 r p m m i n离心,收集上层血清,冻存.样本采集完成后集中检测,检测前样本室温解冻,采用E L I S A试剂盒检测血清肾素、血管紧张素I I、醛固酮水平,以此来反映R AA S系统活性.统计学处理采用G r a
25、 p h p a d 统计分析软件进行数据分析,实验数据以均值标准误(xs e)表示,两组间均数比较采用t检验,P 为差异具有统计学意义.结果 K i r V M 突变对小鼠血压的影响与野生组小鼠比较,突变小鼠收缩压、舒张压降低(P ),两组小鼠心率无统计学差异(P).见表.表两组小鼠血压、心率比较(xs e)组别n收缩压(mmH g)舒张压(mmH g)心率(b p m)野生组 突变组 )t值 注:与野生组比较,)P K i r V M 突变对小鼠血管张力的影响与野生组小鼠比较,K i r V M 突变组小鼠离体动脉环在 mm o l/L K C l和 m o l/L去甲肾上腺素刺激下的张力
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