（生理学专业论文）染料木素对离体豚鼠乳头肌生理特性的影响.pdf

t l 产 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定， 同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版， 允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和 汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相 关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：j 壶艳导师签名： 论文作者签名： f 丛掀导师签名： t，它；名 t 矗 j 兰州大学硕士学位论文 摘要 目的：染料木素( g e n i s t e i n ，g e n ) 属于植物雌激素中的异黄酮类，主要来源 于豆类，其结构和功能与1 7b 一雌二醇( e s t ) 相似，具有弱雌激素样作用，同时 又是一种酪氨酸激酶( t k ) 抑制剂，能发挥心血管的保护作用。本实验一方面观 察比较了g e n 和e s t 对豚鼠心肌兴奋性、自律性、功能不应期等电生理特性影响， 同时探讨了g e n 的心肌正性肌力作用与肌质网( s r ) 利罗丁受体( r y r ) 钙通道、 s r 膜上的钙泵、心肌细胞膜n a + - c a 2 + 逆交换、蛋白激酶a ( p k a ) 信号途径的关系。 方法：选用健康成年豚鼠，用木棒击其头部致昏，迅速取出心脏并放置于通 有混合气体( 9 5 0 。和5 c o ：) 的k r e b s h e n s e l e i t ( k - h ) 液中，制作标本进 行如下实验：1 、自律性的测定：按照d r e s s 法进行固定频率起搏，观察并记录诱 发自律性时所需要的肾上腺素( a d r e n a li n eh y d r o c h l o r i d e ，a d r ) 浓度。2 、心 肌兴奋性阈强度的测定：用强度一时间曲线来测试比较，绘制时间一强度曲线。3 、 功能不应期( f r p ) 的测定：根据g o r i e r 等设计方法，使用双脉冲刺激技术测定 功能不应期( f r p ) 。4 、心肌收缩力的测定：心肌的静息张力调为1 0g ，温育9 0 分钟左右，每1 5 分钟换k - h 液一次，当电刺激诱发的乳头肌和心室肌节律性收 缩活动稳定后，开始实验。心肌收缩活动采用b l - 4 2 0 e + 生物信号采集系统( 成 都泰盟电子有限公司) 通过计算机记录。 结果： 一、染料木素( g e n ) 和1 7 一雌二醇( e s t ) 对豚鼠乳头肌自律性的影响 g e n 及e s t 浓度为1 和l o 岬0 1 l 一均不影响a d r 诱发的心肌自律性，二者 在5 0 岬0 1 l o 时均能抑制自律性。 二、染料木素( g e n ) 和1 7b 一雌二醇( e s t ) 对豚鼠乳头肌兴奋性阈强度的影响 g e n 浓度为5 0 p m o l l 1 能降低心肌兴奋阈强度，g e n 浓度为1 和l o “m o l - l 。均 不影响兴奋性阈强度，e s t 浓度为l 、1 0 矛l ：1 5 0 1 x m o l l d 也不影响兴奋性阈强度。 三、染料木素( g e n ) 和1 71 3 一雌二醇( e s t ) 对豚鼠乳头肌f r p 的影响 g e n 浓度为1 、l o 、5 0 p m o l l d 均不影响心肌功能不应期；e s t 浓度为l 、 上r；jr _ ： 一 二 j 兰州大学硕士学位论文 1 0 、5 0 p m o l l 。1 均延长心肌功能不应期。 四、r y r 钙通道抑制剂对g e n 作用的影响 r y r 钙通道抑制剂钉红( r u t h e n i u mr e d ，r u ，1 0l a m o l l 1 ) 和利罗丁 ( r y a n o d i n e ，g y ，1 n m o l l 。) 在不影响基础收缩时明显抑制g e n 的正性肌力作用， 而2 0p m o l l 以的l 寸明显抑制基础收缩，这可认为r y 基本阻断l 寸r ，此时g e n 的正性肌力作用也被完全阻断。 五、细胞膜n a + c a 2 + 逆交换及s r 钙泵的抑制剂对g e n 作用的影响 n a + ca _ 2 + 逆交换抑制剂k b - - r 7 9 4 3 ( k b ，ll a m o l l 。) 对g e n 的作用无显著 影响。s r 钙泵抑制剂t h a p s i g a r g i n ( t h a p ，1p m o l l 1 ) 明显阻断g e n 的正性肌 力作用。 六、非特异性m 受体激动剂卡巴胆碱和p k a 抑制剂h 8 9 对g e n 作用的影响 非特异性m 受体激动剂卡巴胆碱( c a r b a c h o l ，c a r b ，2 0 p m o l l d ) 和p k a 抑 制剂h 8 9 ( 2 p m o l l q ) 部分阻断g e n 的正性肌力作用。 结论：( 1 ) g e n 和e s t 均能降低心肌兴奋性和自律性，但g e n 增强其收缩活 动，而e s t 作用相反。( 2 ) g e n 的正性肌力作用与心肌细胞膜上的n a + _ c a 2 + 逆交 换无关，可能与肌质网内c a 2 + 的释放和摄取有直接的关系。( 3 ) g e n 的f 性肌力 作用与c a m p 依赖性p k a 信号途径有关。 关键词：染料木素；1 7b 一雌二醇；电生理特性；收缩性；乳头肌；肌质网： c a m p x a b s t r a c t a i m ：g e n i s t e i n ( g e n ) ，a ni s o f l a v o n e ，b e l o n g st op h y t o e s t r o g e n i ti sa b u n d a n ti n s o y b e a na n ds t r u c t u r a l l yo rf u n c t i o n a l l ys i m i l a rt o17 1 3 一e s t r a d i o l ( e s t ) g e np o s s e s s e s e s t r o g e n i ca c t i o n s ，a n da l s oi sa ni n h i b i t o ro ft y r o s i n ek i n a s e i ti st h o u g h tt h a tg e n c a ne x e r tp r o t e c t i v ee f f e c to nt h ec a r d i o v a s c u l a rs y s t e ma n dd e c r e a s et h ei n c i d e n c eo f c a r d i o v a s c u l a rd i s e a s e s w eo b s e r v e d t h ed i f f e r e n te f f e c t so fg e na n de s to n e l e c t r o p h y s i o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c ss u c ha se x c i t a b i l i t y , a u t o m a t i c i t ya n df u n c t i o n a l r e f r a c t o r yp e r i o d ，a n da l s od e t e r m i n e dt h ep o s s i b l er o l e so fs a r c o p l a s m i cr e t i c u l u m r y a n o d i n er e c e p t o r , s a r c o p l a s m i cr e t i c u l u mc a 2 + a t p a s e ，n a + c a 2 + r e v e r s ee x c h a n g e r o nt h em e m b r a n eo fc a r d i a lm y o c y t e sa n dc a m p d e p e n dp r o t e i nk i n a s eap a t h w a yi n p o s i t i v ei n o t r o p i ca c t i o n si n d u c e db yg e ni ng u i n e ap i gm y o c a r d i u m m e t h o d s ：a d u l th e a l t h yg u i n e ap i g sw e r ec h o s e da n dk i l l e db ya h e a v yb l o wo n t h eh e a da n dt h eh e a r tw a sq u i c k l yr e m o v e da n d p l a c e di nk r e b s h e n s e l e i t ( k h ) s o l u t i o nb u b b l i n gw i t h9 5 0 2a n d5 c 0 2 r e m n a n tb l o o di n t h eh e a r t 、v c r e e v a c u a t e db ys l i g h t l ye x t r u s i o n ，a n dt h e np u tt h eh e a r ti n t oc u l t u r ec a p s u l ew h e r ew a s f i l l e dw i t hk r e b s - h e n s e l e i t ( k h ) s o l u t i o n t h eh e a r tw a sf i x e db yp i n 1 e f ta n dr i g h t v e n t r i c l e so fh e a r tw e r es c i s s o r e db y e y es c i s s o r s ，a n dt h ep a p i l l a r ym u s c l e sa n d v e n t r i c u l a rm u s c l e sw e r ee x c i s e df r o mt h eh e a r t t h e n ，t h em u s c l ep r e p a r a t i o n so f t h e h e a r tw e r es u s p e n d e dh o r i z o n t a l l yi n5m lt i s s u ec h a m b e r sc o n t a i n i n g3 7 。c + 0 5 c k - hs o l u t i o n b i p o l a rp a c e m a k i n ge l e c t r o d e d r o v et h es p e c i m e nw i t ht h ef i e l d s t i m u l a t i o n ( ih z ，lm s ，2t i m e st h r e s h o l d ) 1 、a u t o m a t i c i t ym e a s u r e m e n t ：u s i n gf i x e d f r e q u e n c yt od r i v ea u t o m a t i c i t yr e f e r r i n gt ot h ed r e s sm e t h o d ，a n do b s e r v et h el o w e s t c o n c e n t r a t i o no fa d r e n a l i n eh y d r o c h l o r i d ew h i c hi n d u c e d m y o c a r d i a la u t o m a t i c i t y 2 、t h em e a s u r e m e n to ft h r e s h o l di n t e n s i t yo f m y o c a r d i a lm u s c l e s ：t e s t e da n dd r e w t i m e 。s t r e n g t hc u r v et oc o m p a r et h ec h a n g eo fm y o c a r d i a lm u s c l e s 。e x c i t a b i l i t y3 、 t h em e a s u r e m e n to ff u n c t i o n a lr e f r a c t o r yp e r i o d ( f r p ) ：u s i n gd o u b l e p u l s es t i m u l a t e t e c h n i q u et om e a s u r et h ef u n c t i o n a lr e f r a c t o r yp e r i o da c c o r d i n gt og o v i e r sm e t h o d i i l ；，jr 4 、t h em e 姗e m e n to fm y o c m ：d i c c o n t r a c t i l i t y ：m y o c a r d i u mw a sa l l o w e dt o e q u i l i b r a t ef o r9 0m i nw i t har e s t i n gt e n s i o no f1 0ga n dt h es o l u t i o nw a sc h a n g e d e v e r y15m i n t h em y o c a r d i a lc o n t r a c t i o nw a sm e a s u r e dw i t haf o r c et r a n s d u c e ra n d r e c o r d e dw i t hb l - 4 2 0 e + e x p e r i m e n t a ls y s t e mo f b i o l o g i c a lf u n c t i o n ( t m e ，c h i n a ) b y m i c r o c o m p u t e r r e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： 1 e f f e c t so fg e na n de s to nt h e a u t o m a t i c i t yo fp a p i l l a r ym u s c l e si ng u i n e ap i g s m y o c a r d i u ma u t o m a t i c i t yi n d u c e db ya d r e n a l i n eh y d r o c h l o r i d ew a si n h i b i t e db y b o t hg e n ( 5 0 岬0 1 l 。1 ) a n d e s t ( 5 0i x m o l l q ) ，b u tw a sn o ta f f e c t e db yg e na n d e s ta tc o n c e n t r a t i o n so f1a n d1 0p , m o l l 一 2 e f f e c to fg e no nt h et h r e s h o l di n t e n s i t yo fp a p i l l a r ym u s c l e si ng u i n e ap i g s m y o c a r d i u mt h r e s h o l di n t e n s i t yw a sa t t e n u a t e db yg e na tc o n c e n t r a t i o no f5 0 肛m 0 1 l ，b u tw a sn o ta f f e c t e db yg e n ( 1 ，1 0i l m o l l - i ) a n de s t ( 1 ，1 0 ，5 0 i 1 0 1 l - 1 ) 3 e f f e c t so fg e na n de s to nt h ef u n c t i o n a lr e f r a c t o r yp e r i o d ( f r p ) o f p a p i l l a r y m u s c l e si ng u i n e ap i g s t h ef u n c t i o n a lr e f r a c t o r yp e r i o dw a sp r o l o n g e db ye s t ( 1 ，10 ，5 0i _ t m o l l - i ) ，b u t w a sn o ta f f e c t e db y g e n ( 1 ，1 0 ，5 0 “m 0 1 l - i ) 4 e f f e c t so fg e no nt h em y o c a r d i a lc o n t r a c t i l i t yi nt h ep r e s e n c eo fi n h i b i t o r so f r y a n o d i n er e c e p t o r t h ep o s i t i v ei n o t r o p i ce f f e c to fg e nw a sa t t e n u a t e db yr u t h e n i u mr e d ( 1 0 a m o l l - i ) o rr y a n o d i n e ( 1n m o l l - i ) i np a r t ，a n di n h i b i t e dc o m p l e t e l yw h e nr y a n o d i n er e c e p t o r w a si n t e r d i c t e db yr y a n o d i n e ( 2 0i _ t m o l l q ) 5 e f f e c t so fg e no nt h ec o n t r a c t i l i t yo fm y o c a r d i u mi nt h e p r e s e n c eo fk b r 7 9 4 3 ， t h a p s i g a r g i n t h ep o s i t i v ei n o t r o p i ce f f e c to fg e nw a sa l s oa t t e n u a t e db yt h ei n h i b i t o ro f s a r c o p l a s m i cr e t i c u l u mc a 2 + _ a t p a s et h a p s i g a r g i n ( 1 “m o l l - i ) p a r t l y , b u tc o u l dn o t b ei n f l u e n c e d b yt h e i n h i b i t o r o fn a + c a + r e v e r s ee x c h a n g e r k b r 7 9 4 3 ( 1 肛m 0 1 l 1 ) 6 e f f e c t so fg e no nt h em y o c a r d i a lc o n t r a c t i l i t yo fm y o c a r d i u mi nt h ep r e s e n c e i v j 兰州大学硕士学位论文 o fc a r b ，h - 8 9 i nt h ep r e s e n c eo fc a r b ( 2 0 1 a m o l l 。1 ) o rh 8 9 ( 2 9 m o l l 1 ) t h ep o s i t i v e i n o t r o p i ce f f e c to fg e nw a si n h i b i t e ds i g n i f i c a n t l y c o n c l u s i o n s ：( 1 ) b o t hg e na n de s ta t t e n u a t ee x c i t a b i l i t ya n da u t o m a t i c i t y , g e n e n h a n c e st h ec o n t r a c t i l i t yo fg u i n e ap i gp a p i l l a r ym u s c l e s ，b u te s te x e r t so p p o s i n g a c t i o n ( 2 ) t h em e c h a n i s m sr e s p o n s i b l ef o rp o s i t i v ei n o t r o p i ce f f e c ti n d u c e db yg e n p r o b a b l ya l et h es rc a 2 + r e l e a s ea n du p t a k e ，b u tn o tr e l a t et ot h e a c t i v a t i o no f n a + - c a + r e v e r s ee x c h a n g e r ( 3 ) t h em e c h a n i s m sr e s p o n s i b l ef o rt h i s p o s i t i v e i n o t r o p i ce f f e c ti n d u c e db yg e n i s t e i na l s oi n v o l v ei nc a m pd e n p e n d e n t l y p r o t e i n k i n a s ea s i g n a lt r a n s d u c t i o np a t h w a y k e yw o r d s ：g e n i s t e i n ；17 1 3 一e s t r a d i o l ；e l e c t r o p h y s i o l o g y ；c o n t r a c t i l ea c t i v i t y ； p a p i l l a r ym u s c l e ；s a r c o p l a s m i cr e t i c u l u m ；c a m p v 兰州大学硕士学位论文 目录 中文摘要 i a b s t r a c t i i i i 前言。 0 l 材料和方法 0 9 结果 1 3 讨论 2 8 结论 3 3 参考文献 3 4 攻读学位期间发表论文目录4 0 致谢； 4 1 附勇乏 4 2 一一 兰型奎堂堡主兰垡笙奎 前言 人体内存在一种促使心脏收缩舒张的关键机制，这一机制即兴奋收缩耦联。 心脏兴奋收缩耦联是指由心肌电兴奋开始到心脏收缩并丌始泵血这一过程。在 心电活动中，c a 2 + 作为普遍存在的第二信使起着关键的作用：它能够直接兴奋肌 丝，从而引起心脏收缩。随着对心血管系统研究的深入，人们已从多角度、较深 刻、系统地了解心肌兴奋收缩耦联的特点及其复杂的离子形成机制，也从更深 层次开始研究其生理功能产生的基础，如细胞膜、肌浆网膜蛋白活性及其信号转 导与生理功能的关系。 一、心室肌的兴奋性 1 兴奋性与动作电位 心室肌的兴奋性即心室肌细胞受到刺激时产生动作电位的能力。心室肌动作 电位由0 期除极、l 期快速复极初期、2 期平台期、3 期快速复极末期、4 期静 息期构成。各期的形成离不开带电离子的跨膜流动：0 期主要是快n a + 通道激活， n a 十内流的平衡电位；l 期是瞬时性外向k + 流通道( i t o ) 的激活，k + 外流形成：2 期平台期是心室肌区别于神经和骨骼肌动作电位的主要特征，参与的通道主要是 l 型c a ：+ 通道、内向整流i k l 通道和延迟整流i k 通道：3 期是由于l 型c a 2 + 通道 关闭，c a 2 + 内流停止，而有赖于i k l 和i k 通道的k + 外流进行性增加所致；4 期主 要是细胞膜上的n r k + 泵和n a + c a 2 + 交换体对离子进行活跃的转运以恢复细胞 内外离子的分布。由此可见，心肌的兴奋离不开心肌细胞膜上丰富的离子通道。 2 心肌兴奋与细胞离子通道 ( 1 ) 钠离子通道 钠通道激活导致n a + 快速内流，心肌细胞去极化，形成动作电位的0 相，其可被 河豚毒、贝介素、局麻药和抗心律失常药等所阻断。有报道河豚毒敏感钠通道在 细胞去极化时开放，在激活大鼠心肌细胞的1 32 肾上腺素能受体( 2 - a r ) ，或蛋白 激酶a 时，可将这种钠通道转换为一种混杂离子的通道，c a 2 + 被允许象n a + 一样容 易通过，称为“滑动模式电导”。纳克分子浓度的强心甙如哇巴因和地高辛即可 将此钠通道转换模式，这可能是局部和全体，t p 仉c a 2 + 信号或可兴奋细胞的通用信 县【1 1 jo 如 广 兰州大学硕士学位论文 ( 2 ) 钾离子通道 近年来已确定具有明确功能及动力学特征的钾通道有l o 余种，下面介绍几 种重要的钾通道。 内向整流钾通道：心肌细胞在静息状态下主要是对k + 具有选择性通透，内向电 流比外向电流更易通过通道，故此通道的电流称之为内向整流钾电流i k l 。i k i 电流 主要参与心房肌、心室肌静息电位的形成，并直接影响动作电位的平台期，决定去 极化反应的时间。在分离的单个心房肌细胞和心室肌细胞上，其i k l 通道特性不同， 这种差异可以说明这两种细胞动作电位曲线形态的不同【2 】。 迟发整流钾通道：在动作电位平台期激活，在动作电位的快速复极术期0 p 3 期 及哺乳动物窦房结细胞的动作电位去极化中起重要作用，它有激活过程，也有失活 过程。除尼索地平以外的钙通道阻断剂均为i k 的非特异性激动剂。 a t p 敏感的钾通道：a t p 敏感的k + 通道是1 9 8 3 年由n o m aa 等在心肌细胞上首 先发现的，它是一种可被细胞内a t p 和其它腺嘌呤核苷酸抑制的k + 选择性通道， 被命名为a t p 敏感的钾通道i k ( a t p ) 。对k + 具有高度选择性，它不具有时间和电压 依赖性，因其开放和关闭只受细胞内a t p 浓度控制，开放概率随细胞外k + 浓度变 化而变化，开放通道的电流电压曲线上内向整流特性明显。i k ( a t p ) 特异性阻断剂 是优降糖、磺酰脲和t o b u t a m i d e o 。在大鼠心室肌细胞中发现，细胞外a t p 可以由 g s 蛋白介导以触发激活心肌细胞内腺苷酸环化酶，使心内膜下a t p 得以清除，同时 增强i k ( a t p l ，此电流与心肌细胞损伤时调节心肌功能有关【3 l ，对心脏是一种保护 性机制【4 1 。i k ( a t p l 通道的激活能明显缩短心肌a p d ，心肌细胞a p d 的长短主要取 决于动作电位复极化过程中内向及外向离子流问的平衡，内向离子流的减少和或 外向离子流的增加均可导致a p d 缩短。 乙酰胆碱( a c h ) 激活的l ( + 通道：研究发王g a c h 与m 型受体结合后产生的负性变 时、变力效应与k a 。h 通道的开放有关。i k ( a c h l 也具有内向整流性，其通道活动也表 现为阶段性的丛状方式，通道开放概率随a c h 浓度的升高或超级化的增加而增 加。( 3 ) 钙离子通道 心肌细胞上至少存在四种钙通道，两种在细胞膜上，分别为l 型和t 型，另两种 是肌浆网上的钙释放通道，分别是利罗丁受体( r y p 2 ) , d - - - 磷酸肌醇受体( i p 3 ) 。 l c a 2 + 通道：心肌主要以持久开放、失活缓慢的l 型通道占优势。l c a 2 + 通道 2 兰州大学硕士学位论文 - 二= 二= 二_ 一 普遍存在于各型心肌细胞，可能具有以下作用：( 1 ) 通过l c a + 通道的慢内向钙离 子流构成心室肌细胞动作电位平台期的基础；( 2 ) c a 2 + 通过l c a 2 + 通道内流，激活 c a + 从肌浆网中释放，对工作心肌的兴奋收缩偶联过程起重要作用；( 3 ) l c a ：+ 通 道电流参与慢传导动作电位及某些心律失常的细胞机制，如早期后除极有关：( 4 ) l c a 2 十通道是多种神经递质、激素及药物的作用靶点。有报道在人类心房肌、豚 鼠和大鼠心室乳头肌细胞中，1 71 3 雌激素在三物种中均抑制也，且与性别无关， 表明心肌是雌激素作用的靶器引5 1 。近年来研究发现有可能存在一种未知基因 编码的如l 通道，同时参与窦房结比如l 的形成【6 。 t 。c a 2 + 通道：开放时间较短，单通道电导较小，其活动形式也为簇状开放，且大 多集中在阶跃命令的早期。，与心肌细胞活跃的生长状态有关1 7 l 。t 型钙通道 引发的收缩具有如下特点：开始收缩延迟，收缩和舒张频率较慢，收缩峰值下降，达 到峰值时间延长。说n c a 2 + 通过t 型钙通道对肌浆网是较慢的信号转导机n t 8 1 。 b c a 2 + 通道：为自发性通道，具有明显的电压依赖性。有研究表明人参皂甙单体 r h l 、大豆皂甙a i 、及t 2 毒素等物质可以使b 型通道开放概率减小、开放时间缩 短、关闭时间延长，而表现出明显的抑制。 ( 4 ) 心室肌c l 。通道 1 9 8 9 年h a r v e y 等【9 】发现异丙。肾上腺素( i s o ) 诱发的背景电流是一种c l 。负 载的电流( i c t ) ，这种被i s o 激发的电流为一种不依赖时间的外向整流电流，该电流 对w a + 、c a s + 和k + 通道阻断剂均不敏感，表现出高度依赖于细胞膜两侧c l 。浓度 梯度的特点。其开放需要b 肾上腺素能激动剂，在电极内液加入c a m p 可直接激 活切，因此将这种如称为c a m p 依赖性i c , t 1 0 】。e h a r a 等分析了心肌c l 通道的性 质，发现c a m p 系统对c l 。通道的调控主要在于开放通道数目的多少，而对通道本身 的动力学特性并无任何影响。在生理状态下，e c i 应在6 5 4 5 m v 范围内。当膜 电位比e c l 低时出俐m e ) 的激活产生内向电流，使静息膜电位去极化；而在膜电位高 于e c , 时，如矧删的激活则成为外向电流，有加速复极化的作用。膜的c l 电导很小， 因而内向电流也很小，对静息膜电位影响不大【1 1 1 。而在动作电位平台期如俐砌 的激活则是一种较强的外向电流，有明显缩短动作电位平台期及动作电位时程 ( a p d ) 的作用【1 2 】。昆俐胴的另一个重要作用是对抗的延长a p d 作用。 3 兴奋性的影响因素 兰州大学硕士学位论文 心肌细胞兴奋性的产生包括静息电位去极化达到阈电位水平以及n a + 通道 ( 快反应细胞) 或c a 2 + 通道( 慢反应细胞) 的激活这两个过程。首先，静息电位 与阈电位之间的差值改变就可改变心肌兴奋性：如：静息电位绝对值增大或阈电 位水平上移，均可致二者间差值增大，将使引起兴奋所需的刺激强度增大，即兴 奋性降低。其次，离子通道的性状是心肌细胞兴奋性的决定因素：n a + 通道和c a z + 通道均有备用( 或称静息，r e s t i n g ) 、激活( a c t i v a t i o n ) 和失活( i n a c t i v a t i o n ) 三 种功能状态：处于何种状态，取决于当时膜电位的水平以及有关的时间进程，表 现为电压依从性( v o l t a g e d e p e n d e n c e ) 和时间依从性( t i m e d e p e n d e n c e ) 。n a + 通道激活后即迅速失活关闭，并在一定时间内不能被再次激活，即丧失反应性， 只有在膜电位复极到静息电位时，n a + 通道才完全恢复到备用状态，即恢复再兴 奋能力，此过程称为复活( r e a c t i v a t i o n ) 。因此，n a + 通道是否处于备用状态，是 心室肌快反应细胞当时是否具有兴奋性的自 提，而正常静息电位水平又是决定 n a + 通道是否处于或复活到备用状态的关键 4 反映兴奋性高低的指标 ( 1 ) 阈强度：通常用阈刺激或阂强度来衡量细胞的兴奋性。阈刺激就是使细胞 的膜电位从静息电位水平达到阈电位水平所需的刺激强度，阈刺激增大表示兴奋 性下降；反之，表示兴奋性升高。 ( 2 ) 功能不应期( f a e ) ：f r p 是心肌兴奋性的另一指标，其持续时间的长短决 定于离子通道状态的恢复。心肌收缩的f r p 是从除极开始至复极中早期结束， 其长短决定于平台期的长短，心肌的平台期比较长，因此其f i 冲也较长，这期 间心肌不会发生再一次收缩，即：不会出现收缩叠加，这就能使心肌有足够长的 时间舒张，从而保证心脏充盈射血功能。 ( 3 ) 肾上腺素诱发的自律性：乳头肌本身无自律性，但可被肾上腺素诱发。按 照d r e s s 法【”】进行固定频率起搏，乳头肌处于静止状态时，肾上腺素按等比级数 依次加入浴槽中，以固定频率起搏诱发自律性，其机制与影响c a 2 + 转运和钾电流有 关。肾上腺素通过c a m p 依赖的蛋白激酶系统使细胞内c a m p 的浓度升高，激活 钙通道，使舒张期自动去极化加速。 二、兴奋收缩耦联及其第二信使c a 2 + 心肌细胞兴奋收缩耦联是心肌细胞从电兴奋过渡到机械收缩，导致心脏射 4 兰州大学硕士学位论文 二一 血的过程。心肌细胞内c a 2 + 是心脏电活动调控的中心环节，同时也是心肌细胞肌 丝滑行的直接激活物，导致心肌细胞收缩。在心肌动作电位过程中，l c a 2 + 通道 被激活，c a 2 + 形成内向钙流进入细胞，参与形成平台期。另外可能有很少量的 c a 2 + 经n a + c a 2 + 交换进入细胞。c a 2 + 进入细胞触发心肌s r 释放其中的c a 2 + ( 钙 致钙释放机制，c i c r ) ，激活心肌肌丝。内流的c a 2 + 和经c i c r 肌质网释放的 c a 2 + 协同提高细胞内的游离c a 2 + 浓度，使c a 2 + 与细胞内的多个缓冲器相结合，其 中最重要的是细肌丝的肌钙蛋白，c a 2 + 与t n c 的结合使细肌丝活化位点暴露， 粗、细肌丝结合，横桥头部a t p 酶激活，心肌细胞收缩。心肌舒张期，细胞内 游离c a 2 + 浓度下降，c a 2 + 和肌钙蛋白失耦联。使细胞内游离c a 2 + 浓度下降有4 种 途径，涉及s rc a 2 + a t p a s e 、细胞膜n a * c a 2 + 交换体、细胞膜c a 2 + _ a t p a s e t l 4 】 和线粒体c a 2 + 的单向转运，其中前两者是最重要的。由此可见，心肌收缩特性主 要决定于兴奋收缩耦联期间胞浆内c a 2 + 的水平和肌球蛋白的a t p 酶活性。许多 神经递质、体液物质、病理因素和药物，都是通过上述途径调节和影响肌肉收缩 能力的，特别是对于心肌有着重要的生理意义。 ， 1 心肌细胞肌浆i 网( s a r c o p l a s m i cr e t i c u l u m ，s r ) 的结构与功能 s r 是指心肌细胞中滑面内质网。从分子结构上看，s r 由蛋白和脂质组成，蛋 白中7 0 - 9 0 为c a 2 + a t p a s e ，即钙泵蛋白，受磷蛋白是s rc a 2 + a t p a s e 的 内源性抑制剂。c a m p 或钙调蛋白依赖性蛋白激酶可以催化受磷蛋白发生磷酸 化，并解除抑制，细胞内钙浓度下降使得收缩的肌肉松弛。s r 生理功能主要是 通过调节心肌细胞内c a 2 + 浓度来控制心肌细胞的收缩与舒张。研究表，c a 2 + 浓度 升高的9 0 是由s r 释放的，而舒张期胞浆内c a 2 + 浓度下降的7 0 - - 一7 5 也是由 s r 摄取并储存在s r 内。因此心肌细胞肌浆网钙释放在心肌兴奋收缩耦联中起 重要作用。心肌s rc a 2 + 释放主要通过2 型r y a n o d i n e 受体( r y r 2 ) 和2 型三 磷酸肌醇受体( i p 3 r 2 ) ，但心肌i p 3 r 2 较r y r 2 低5 0 倍，其在介导心肌兴奋一 收缩耦联中不如r y r 2 重要。 2r y a n o d i n e 受体的结构和功能 r y a n o d i n e 受体( r y r s ) 是位于肌浆网或内质网膜上的一种细胞内钙释放通 道，因其能与植物中碱性r y a n o d i n e 特异性结合而得名。r y r 的分子量为22 6 0 k d a ， 是迄今发现的最大的离子通道【15 1 。根据编码基因的不同，r y r 可分为三种亚型： 兰塑奎堂堡主堂堡笙壅 骨骼肌型( r y r l ) ，主要存在于骨骼肌：心肌型( r y l 也) ，主要存在于心肌：脑型 ( r y r 3 ) ，主要存在于脑、骨骼肌及非肌肉组织中。r y r 2 是至今已知的与心肌兴 奋收缩耦联相关的主要钙释放通道。i 母r 2 主要位于肌浆网终池靠近横小管处。 r y r 2 已f l j n e g r e t t in 【1 6 l 等克隆纯化出来，它是同四聚体结构，由4 个足状结构的 亚单位组成，而单个亚单位的分子量约5 6 0 k d a 。r y a n o d i n e 与r y r 的结合具有 高度敏感性和选择性，在早期观察r y a n o d i n e 对嵌入脂质双分子层的r y r 作用的 研究中，r y a n o d i n e 对r y r 的作用呈剂量依赖关系，文献报道r y r 钙释放通道的 配体r y 浓度在0 1 l o i _ t m o l l 1 时增力i r y r 的开放概率，大于2 0 t m o l l 。时明 显抑制该通道的活性【1 7 1 。在低浓度( 1 n m o l - - 1 0l am 0 1 ) 下增j j i r y r 的开放机率， 而在高浓度( 0 3 m m o l - - 2 m m 0 1 ) 下，r y a n o d i n e 可引起r y r 长时间的亚传导状态， 最终完全阻断r y r 。文献报道【1 8 】r u 是s r 钙释放的最强有力的抑制剂之一，r u 发 挥作用的浓度范围是l n m o l l 2 0 p m o l l 【1 9 】。、r o u s s e a u ，e 等在单通道测量中发 现r u 通过延长心肌r y r 钙释放通道的关闭而降低其丌放率【2 0 1 。 3 肌浆网c a 2 + a t p a s e 的结构与功能 l e v i ts k y t 2 1 1 认为s r 功能变化与其c a 2 + a t p a s e 结构与功能的变化有直接联 系。c a 2 + a t p a s e 是s r 中含量最丰富的蛋白，通常以寡聚体形式存在( - - 聚体居 多) ，它是一种跨膜蛋白，相对分子质量约1 0 00 0 0 。它负责调控s r 的c a 2 + 摄取，将 胞浆内的c a 2 + 摄a s r 内，这一过程是a t p 依赖性的。水解1 分子a t p 能转运2 个 c a 2 + , 此过程是可逆的，在适当条件下，当s r 中的c a 2 + 顺着浓度梯度流入胞浆中时， 它可利用c a 2 + 流动时释放的能量合成a t p 。因此，有人认为它类似一个换能器【2 2 】。 其转运c a 2 + 的速率较高，它在心肌细胞舒张期降低胞浆c a 2 + 浓度中的作用最大， c d + 下降的7 0 7 5 就是通过它完成的。而细胞内低浓度c a 2 + 的维持又是细胞 行使正常功能的关键，如果c a 2 + - a t p a s e 活性降低，则反映了心肌细胞在维持最适