细胞内钙信号在平滑肌收缩功能中具有重要作用,钙离子浓度升高是触发平滑肌细胞收缩的关键因素。因此,Ca2+通道在平滑肌收缩功能中具有至关重要的作用。在各种组织细胞中,钙库操纵的钙内流(store-operated caclium entry,SOCE)是介导Ca2+进入细胞的重要方式,钙库操纵的钙内流是指细胞内钙库(通常是内质网或肌浆网)清空后会激活细胞膜上的Orai1通道,从而介导细胞外Ca2+内流,这一反应的目的主要是为了补充钙库钙的丢失。目前研究证实,内质网膜上的单跨膜蛋白STIM1是钙库内Ca2+浓度的感受器,当钙库中钙耗竭时,STIM1感受钙离子浓度降低从而被激活,引起STIM1聚集和转位到内质网膜-细胞膜接触交界处,然后与细胞膜上Orai1通道发生相互作用。被激活的Orai1开放后,介导了钙内流反应。由于这一机制在最近几年才被阐明,所以其介导的钙信号在各个组织细胞的功能研究一直是研究的热点,但衰老时钙库操纵的钙内流在平滑肌组织的改变还未完全阐明,所以本研究采用肠系膜动脉、胸主动脉及小肠等不同平滑肌组织,深入阐明钙库操纵的钙内流在平滑肌细胞收缩功能中的作用及其在衰老时的改变。本研究分为以下两部分来阐明钙库操纵的钙内流在激动剂引起的平滑肌收缩中的作用以及在年龄增加时的改变:(1)衰老引起的肠系膜动脉和胸主动脉中激动剂引起的钙库操纵的钙内流和血管收缩模式改变;(2)钙库操纵的钙内流在老年动物肠道平滑肌中的改变和对收缩功能影响。通过本课题研究,阐明了钙库操纵的钙内流在老年动物平滑肌组织中的改变,可以为衰老时各种组织功能的改变提供理论依据,而且,也可以为临床中治疗老年相关疾病提供新的药物作用靶点。1.衰老引起的肠系膜动脉和胸主动脉中激动剂引起的钙库操纵的钙内流和血管收缩模式改变本研究中以老年和年轻大鼠为研究对象,探讨钙库操纵的钙内流在激动剂引起的血管平滑肌细胞收缩中的作用,同时比较了血管平滑肌细胞收缩功能随着年龄增加的变化。实验采用钙成像、血管张力测定、免疫蛋白印迹和免疫荧光等手段,检测和比较激动剂诱发的年轻和老年大鼠胸主动脉和肠系膜动脉平滑肌组织钙库操纵的钙内流引起的收缩功能差异和钙库操纵的钙内流主要成分蛋白orai1和stim1的表达变化,通过研究发现(1)钙成像结果显示毒胡萝卜素诱导的血管平滑肌细胞的钙库操纵的钙离子内流在老年大鼠的肠系膜动脉显著增强,但相反,在老年大鼠的胸主动脉则显著减弱;(2)血管张力测定实验结果发现毒胡萝卜素、α受体激动剂苯肾上腺素和内皮素受体激动剂内皮素-1引起的钙库操纵的钙离子内流介导的血管收缩在老年大鼠肠系膜动脉平滑肌组织明显增强;而在老年大鼠胸主动脉平滑肌组织却明显减弱;(3)免疫蛋白印记和免疫荧光检测结果显示,orai1的表达水平在老年大鼠肠系膜动脉平滑肌组织显著增加,而在老年胸主动脉平滑肌组织却显著减少。通过以上的研究,我们证明了随着年龄的增加,血管平滑肌组织钙库操纵的钙内流会出现显著的变化。而orai1在老年大鼠肠系膜动脉和胸主动脉平滑肌组织表达水平完全相反,这种改变模式可能是导致二者对激动剂引起的收缩功能改变完全不同的一个重要原因。同时,由于钙信号在血管平滑肌收缩功能中有重要作用,所以,我们的研究结果可以为临床治疗年龄相关疾病提供一个新的靶点。2.钙库操纵的钙内流在老年动物肠道平滑肌中的改变和对收缩功能影响本研究中使用老年和年轻小鼠,旨在进一步探讨钙库操纵的钙内流在小肠平滑肌组织细胞对其收缩功能的影响以及在老年时的改变。实验采用收缩张力测定、免疫蛋白印迹和免疫组化等方法,检测和比较激动剂诱发的年轻和老年小鼠小肠平滑肌组织钙库操纵的钙内流引起的收缩功能差异和钙库操纵的钙内流主要成分蛋白Orai1和STIM1的表达变化。通过研究发现(1)老年和年轻小鼠小肠的重量没有显著性差异;(2)80 mmol/L高钾溶液诱发的老年小鼠小肠收缩能力显著降低;(3)乙酰胆碱诱发的老年小鼠小肠收缩能力也出现显著降低;(4)乙酰胆碱和毒胡萝卜素诱发的钙库操纵钙内流引起的老年小鼠小肠收缩能力显著降低;(5)免疫蛋白印记和免疫组化都显示老年小鼠小肠平滑肌组织中Orai1和STIM1蛋白表达水平显著降低。以上的实验结果提示,钙库操纵的钙内流在小鼠小肠纵行的平滑肌收缩功能中有重要作用。而且,随着年龄增长,钙库操纵的钙内流功能显著减弱可能是老年肠道收缩功能减弱的一个重要原因,本研究为阐明老年性肠道功能紊乱和失调提供了一个研究证据,也为临床提供了一个新的潜在的治疗靶点。