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目的:①研究动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)时血管平滑肌细胞(vascularsmoothmusclecells,VSMC)的大电导钙激活钾通道(large-conductancecalcium-activatedpotassiumchannels,Bkca)活性是否发生了变化,从而进一步探讨其在AS时的病理生理意义。②研究AS时VSMCBkca对川芎嗪(ligustrazine,Lig)的反应性,从细胞水平和分子水平进一步阐明Lig的扩血管机制。
方法:1.AS模型的复制:本实验中实验组新西兰兔喂以高脂饲料(由0.5%胆固醇+5%猪油+15%蛋黄粉+79.5%普通饲料组成),3周后减去饲料中的胆固醇,再喂5周,共8周。对照组只喂普通饲料,也喂8周。两组兔均实行单笼喂养,每只兔每天共喂饲料100-150g,饮水不限。
2.AS模型的鉴定:喂养8周的兔模型经麻醉和抗凝处理后开胸,取胸主动脉并纵向剖开,肉眼直接观察AS形成情况,以半定量法判断每只兔主动脉损伤程度分值并结合光镜和电镜检查兔胸主动脉AS病变特点,对建立的AS模型进行鉴定。
3.兔胸主动脉平滑肌细胞分离:所取胸主动脉经作AS模型鉴定后,余下的部分斜行剪成2mm-5mm的条块。将组织块放入酶液,在37℃恒温水浴箱内振荡消化20-30分钟左右,一边消化一边将滴有细胞悬液的玻片置于倒置相差显微镜下进行观察,当视野出现较多折光性好的光滑细胞时终止消化,所得细胞保存于溶液2中,静置于4℃冰箱保存备用。
4.数据记录:实验采用细胞贴附式膜片(cell-attachedpatch)和内面向外式膜片(inside-outpatch)记录主动脉平滑肌细胞膜上Bkca单通道电活动。当电极尖端与细胞膜表面形成高阻封接时,通过改变钳制膜电压,观察并记录通道开放活性的电压依赖性。然后通过三维操纵器迅速将电极提出液面,在空气中暴露2~3秒后,迅速放回浴液中,即形成inside-outpatch,再通过改变钳制膜电压,观察并记录通道开放活性的电压依赖性。最后加入不同浓度的CaCl2溶液并记录通道开放对Ca2+敏感性。记录完毕后用浴液对浴槽进行灌洗,在浴槽内盛1ml浴液,然后依次向浴槽内加入不同剂量的川芎嗪,浴液中的终浓度依次达到100、200、400、600、800ug/ml。观察并记录不同浓度时对Bkca的作用。
结果:1.本实验肉眼观察可见正常组胸主动脉内膜光滑,未见AS病变;实验组兔胸主动脉可见明显的乳白色或淡黄色斑点、脂质条纹、斑块,大小不一,有的融合成片。所取标本经切片HE染色后,在光学显微镜下可见实验组主动脉内膜弥漫性增厚,炎性细胞浸润,平滑肌细胞增生,泡沫细胞形成。在透射电镜下实验组主动脉平滑肌细胞内可见大量空泡,表明VSMC吞噬大量脂质后正逐步形成泡沫细胞。半定量法测得的实验组主动脉损伤程度分值显著大于正常组0.20±0.42VS3.70±0.68(P<0.01,n=10)。
2.在对称性高钾溶液中,inside-outpatch下,记录到兔血管平滑肌细胞Bkca的电导值为245.11±7.97ps(n=10),通道具有电压依赖性和钙敏感性。3.AS组Bkca活性的变化:在cell-attachedpatch(膜电位为+40mv)下,AS组和对照组的平均关闭时间(closeTime,Tc)分别为24.257±5.836ms和250.398±17.996ms(P<0.01,n=8),开放概率(openProbability,Po)分别为0.255±0.054和0.035±0.006(P<0.01,n=8)。在inside-outpatch下,二者的Tc为54.390±5.852ms和440.485±36.046ms(P<0.01,n=8),Po为0.171±0.038和0.019±0.007(P<0.01,n=8)。因此,在这两种膜片下,AS组Bkca的Tc显著缩短,Po显著增加。
3.Lig对Bkca的作用:在cell-attachedpatch下,Lig对Bkca无明显激活作用,用药前后通道开放概率(openProbability,Po),电流幅度值(amplitude,Am),平均开放时间(openTime,To)和平均关闭时间(closeTime,Tc)均无明显变化。
4.在inside-outpatch下,随胞内Lig浓度的增加,Bkca的开放概率也相应增加,呈现浓度依赖性,主要是明显缩短通道平均关闭时间。用不含药物的浴液灌流洗脱药物后,通道活动可恢复到用药前水平,表明Lig与作用位点呈可逆性结合。5.800ug/mlLig(膜电位+40mv)可分别使AS组和正常组的开放概率增加5.173±1.694倍和23.462±5.553倍(P<0.01,n=8)。
结论:1.根据鉴定结果,实验组兔胸主动脉已形成AS,表明高脂重胆固醇饮食有明显致AS作用。
2.AS组兔血管平滑肌细胞Bkca的活性明显增强。
3.在cell-attachedpatch下,Lig对Bkca无明显激活作用。在inside-outpatch下,随胞内Lig浓度的增加,Bkca的开放概率也相应增加,呈现浓度依赖性。
4.AS组Bkca对Lig的反应性降低。