鞣酸对大鼠心肌细胞钙电流、钙瞬变和细胞收缩的影响

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鞣酸(tannic acid)是一类结构复杂的水溶性多酚类化合物。在许多植物性的食品中都能发现鞣酸的存在,特别是在葡萄、香蕉、柿子、高粱、菠菜、咖啡、巧克力和茶叶中大量存在。同时,鞣酸也大量存在于红酒中。有研究结果表明,鞣酸可以舒张血管,降低血压,对抗心肌损伤,然而,关于鞣酸对钙通道及细胞内钙离子变化的影响尚未见报道。L-型钙离子通道(L-type calcium channels,LTCCs)介导并调控钙离子进入细胞,对心肌细胞的正常生理功能有很重要的意义。LTCCs是电压依赖性钙通道,普遍存在于各型心肌细胞膜上。L-型钙离子电流(L-type calcium current,ICa-L)不仅在心肌的兴奋-收缩耦联中起着极为重要的作用,同时参与心肌动作电位的形成和维持并与心律失常的发生有关。钙通道阻滞剂能够抑制心肌细胞钙离子内流,降低细胞内钙,减弱心肌收缩力,降低心肌氧耗量,在临床上可用于高血压,冠心病,急性左心衰等病症。我们实验室最近的研究发现,鞣酸对异丙肾上腺素诱导的心肌缺血损伤具有显著的保护作用,其作用机制有待进一步研究。钙离子是心脏正常工作中极为重要的关键离子,影响着心脏的电兴奋、肌肉收缩、信号转导等一系列生理过程。钙离子浓度的上升可能会导致心肌细胞收缩增强,引发一些相关的病变,如心肌耗氧量增多、心肌肥大和细胞凋亡。一些药物例如钙离子拮抗剂和β-受体阻断剂通过抑制心脏的L-型钙通道电流和心肌细胞的收缩性而有效地对抗心肌缺血性损伤。由此我们推测鞣酸鞣酸可可能通过抑制L-型钙电流(ICa-L),降低细胞内的钙离子浓度,使心肌收缩力降低从而降低了心肌耗氧量和心肌细胞钙超载,从而发挥心肌保护作用。本研究目的是通过运用全细胞膜片钳和细胞收缩及离子浓度同步测量系统(Ion Optix),观察在生理条件下大鼠心肌细胞内鞣酸对L-型钙通道电流,钙瞬变和收缩性的影响。目的:观察鞣酸对大鼠心肌细胞膜L-型钙通道,细胞内钙瞬变和细胞收缩性的影响,阐明其可能的心肌保护作用的细胞学机制。方法:采用全细胞膜片钳技术研究鞣酸对大鼠心肌细胞ICa-L的影响,采用Ion Optix研究鞣酸对大鼠心肌细胞钙瞬变和收缩力的影响。结果:1心肌细胞ICa-L的确定ICa-L在稳态下被激活。100m(44)的维拉帕米几乎完全阻止所测电流(P<0.01),证明所测到的电流为ICa-L。2鞣酸对ICa-L的影响不同浓度的鞣酸对ICa-L有不同的抑制,半数最大抑制浓度(IC50)为1.69±0.19μM。0.3、1、3、10和30μM的鞣酸对于ICa-L的抑制率分别为8.16±0.66%、18.80±0.78%、29.60±1.62%、40.3±1.52%和46.15±2.10%。3鞣酸对ICa-L的电流-电压(I-V)曲线的影响结果表明,3和10μM鞣酸能大幅减少的最大电流。4鞣酸对ICa-L稳态激活曲线和失活曲线的影响给药前,ICa-L稳态激活曲线中半最大激活电压(V1/2)值为-15.80±0.84m V,斜率因子(k)为8.26±0.79 m V。3和10μM鞣酸的稳态激活曲线V1/2分别为-19.66±0.28 m V和-21.20±0.28 m V,k分别为6.52±0.26 m V和6.19±0.26 m V。给药前,失活曲线的V1/2为34.94±0.43 m V,k为4.92±0.36m V。3和10μM鞣酸的失活曲线V1/2分别为-37.06±0.07 m V和-38.64±0.07,k分别为5.00±0.06 m V和5.44±0.06 m V。5鞣酸对于缺血心肌细胞的影响3和30μM的鞣酸能够显著地抑制缺血心肌细胞ICa-L,抑制率分别是11.92±0.82%和23.44±1.19%。6鞣酸对细胞收缩和钙瞬变的影响结果表明,0.3μM的鞣酸可以显著抑制肌细胞收缩,抑制率为19.19±3.46%(n=513,P<0.05),使钙瞬变的振幅下降13.87±6.29%(n=5,P<0.05)。7鞣酸对心肌细胞收缩时间参数的影响由心肌收缩开始到达收缩峰值的时间(the time to of the peak,Tp),代表心肌收缩的速度,Tp10%代表时间从t0峰值的10%。另一测定指标是指从心肌细胞舒张开始到达到10%基线所需时间(the time to 10%of the baseline,Tr)其代表的意义是心肌舒张的速度。与对照组相比,鞣酸在0.3μM时Tp显著增加(P<0.01),而Tr往往略长。结论:在本研究中,我们探讨了鞣酸心脏保护的可能机制。研究结果表明,鞣酸浓度依赖性地抑制L-型钙离子通道,抑制大鼠心肌细胞的钙瞬变和收缩性。此研究结果为阐明鞣酸的作用机制和临床应用提供了理论依据。
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