牽張應變對培養(yǎng)的小鼠小腸ICCs起搏活動的影響及其機制研究.pdf

1、Cajal間質細胞(ICCs)是胃腸道的起搏細胞,具有產生節(jié)律性慢波、傳遞電信號及調節(jié)慢波傳遞等功能。牽張應變是胃腸平滑肌在消化過程中常見的生理性或病理性刺激。蠕動的食物或食糜對胃腸的擴張作用直接對平滑肌細胞及ICCs產生牽拉刺激,從而改變胃腸蠕動功能。胃腸道平滑肌的牽張應變刺激一般引起被牽拉肌肉的收縮活動增強,發(fā)生這種改變的機制有兩種,即神經源性機制和肌源性機制,目前神經源性機制已比較明確,但關于肌源性機制的研究尚存在需要進一步解決的

2、科學問題。研究表明,肌源性機制與平滑肌細胞膜離子通道活動有關,如細胞膜被牽張變形可以激活某些離子通道。然而,ICCs作為胃腸運動調控中的熱點細胞,其起搏功能與牽張應變之間的關系研究甚少。
　　 為了明確牽張應變對ICCs起搏活動的影響及機制,我們采用膜片鉗、細胞外記錄以及鈣熒光成像技術等手段,探討了體外培養(yǎng)的小鼠小腸ICCs起搏電流特性、產生機制以及牽張應變對ICCs起搏電流的影響。
　　 研究結果如下:
　　

3、一、ICCs起搏電流的電生理學特性
　　 1.胞內外鈣離子的作用:采用膜片鉗傳統(tǒng)全細胞記錄模式,發(fā)現(xiàn)胞外無鈣灌流液使ICCs起搏電流消失；高濃度(10 mmol/L)EGTA使胞內鈣離子濃度降低或采用單通道記錄模式直接降低胞內鈣離子濃度,ICCs起搏電流活動增強；FCCP(線粒體的解偶聯(lián)劑)造成胞內鈣離子濃度升高使ICCs起搏電流逐漸被抑制。
　　 2.鈣庫的作用:IP3受體敏感鈣庫的阻斷劑2-APB阻斷起搏電流；Rya

4、nodine受體敏感的鈣庫阻斷劑Ryanodine不影響起搏電流；胞內鈣庫的鈣泵抑制劑Thapsigargin阻斷起搏電流。
　　 3.起搏電流成分:用NMDG+(NMDG+不能通過離子通道)取代細胞外灌流液中的Na+離子,起搏電流消失；非選擇性陽離子通道阻斷劑Gd3+阻斷ICCs起搏電流。
　　 4.細胞骨架微絲的作用:Cytochalasin-B(微絲的解聚劑)顯著抑制起搏電流和鈣振蕩的幅度和頻率,但基礎鈣水平未受C

5、ytochalasin-B影響；Phalloidin(微絲的穩(wěn)定劑)顯著增強起搏電流和鈣振蕩的幅度和頻率,但基礎鈣水平未受Phalloidin影響；2-APB阻斷Phalloidin對起搏電流和鈣振蕩的增強作用；而Ryanodine不能阻斷Phalloidin對起搏電流和鈣振蕩的增強作用。
　　 二、牽張應變對ICCs起搏功能的影響及其機制研究
　　 1.在組織水平,利用細胞外記錄方法記錄了小腸的慢波和快波。牽拉小腸壁引

6、起小腸慢波幅度、快波頻率和幅度均顯著增加,但小腸慢波頻率不受影響。
　　 2.在傳統(tǒng)全細胞電壓鉗和電流鉗模式下,低滲誘導的細胞膜牽張(Membrane stretch-induced by hyposmotic cell swelling,MSHC)激活一種持續(xù)的內向鉗制電流,使ICCs靜息電位發(fā)生去極化,并降低自發(fā)性起搏電位和電流的幅度,但對起搏電位和電流的頻率無顯著改變。
　　 3.胞內外鈣離子的作用:采用膜片鉗傳統(tǒng)

7、全細胞記錄模式,發(fā)現(xiàn)細胞外無鈣灌流液阻斷MSHC誘導的ICCs內向鉗制電流；高濃度(10mmol/L)EGTA降低胞內鈣離子濃度,對MSHC激活的ICCs內向鉗制電流無影響；FCCP(線粒體的解偶聯(lián)劑)造成胞內鈣離子濃度升高,阻斷MSHC激活的內向鉗制電流。
　　 4.鈣熒光成像技術顯示,MSHC顯著增高ICCs胞內基礎鈣水平,并增加ICCs自發(fā)性鈣振蕩的幅度,但鈣振蕩頻率未見顯著改變。
　　 5.鈣庫的作用:IP3受體

8、敏感的鈣庫阻斷劑2-APB對MSHC誘導的持續(xù)性內向鉗制電流無阻斷作用；Ryanodine受體敏感的鈣庫阻斷劑Ryanodine和胞內鈣庫的鈣泵抑制劑Thapsigargin完全阻斷MSHC誘導的內向鉗制電流。通過鈣熒光成像實驗得到相似結果,即Ryanodine阻斷MSHC引起的胞內基礎鈣濃度增高的作用,而2-APB未能阻斷MSHC對胞內基礎鈣濃度和鈣振蕩幅度的增強作用。
　　 6.MSHC誘導的內向鉗制電流成分:用NMDG+(

9、NMDG+不能通過離子通道)來取代細胞外灌流液中的Na+離子,MSHC不能再誘導出內向鉗制電流；非選擇性陽離子通道阻斷劑Gd3+抑制MSHC激活的內向鉗制電流。
　　 7.細胞骨架微絲的作用:Cytochalasin-B阻斷MSHC激活的內向鉗制電流和鈣振蕩增強作用,并阻斷MSHC對基礎鈣水平增加的作用；Phalloidin(微絲的穩(wěn)定劑)不阻斷MSHC誘發(fā)的內向電流和鈣振蕩增強作用,且不能阻斷MSHC對基礎鈣水平的增加作用。<

10、br>　　 以上結果提示:①ICCs起搏電流的產生與低鈣敏感的非選擇性陽離子通道開放有關,IP3受體敏感的鈣庫釋放鈣離子(IICR)是起搏電流產生的關鍵因素；②細胞骨架微絲參與ICCs起搏活動的調節(jié),與IICR有關；③牽張應變引起平滑肌收縮增強的機制與慢波幅度增強有關；④牽張應變增強小腸ICCs起搏電活動,其機制與非選擇性陽離子通道開放及Ryanodine受體敏感的鈣庫釋放鈣離子(CICR)有關；⑤細胞骨架微絲參與牽張應變增強小腸IC