实验研究
视网膜动脉平滑肌细胞中大电导钙离子激活钾通道电流和钙离子浓度变化对糖尿病视网膜动脉收缩的影响
中华实验眼科杂志, 2016,34(4) : 312-316. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2016.04.006
摘要
背景

糖尿病视网膜病变(DR)是常见的视网膜微血管并发症,视网膜血管平滑肌细胞大电导钙激活钾离子通道(BK)是调节血管舒缩和血液动力的主要因素。目前关于视网膜动脉平滑肌细胞(RASMCs)上BK通道的功能变化在DR形成中的作用鲜有研究报道。

目的

研究正常及糖尿病模型大鼠RASMCs中BK通道电流、钙离子浓度及不同钙离子浓度下BK通道开放概率(NP0)的变化,探讨DR早期的血管损伤机制。

方法

采用随机数字表法将50只SPF级8~12周龄SD大鼠随机分为正常对照组和糖尿病模型组,糖尿病模型组40只大鼠腹腔内注射60 mg/kg链脲佐菌素(STZ)法制作1型糖尿病模型,正常对照组大鼠10只同法注射枸橼酸钠溶液。采用酶消化法分离大鼠RASMCs,应用全细胞膜片钳技术记录大鼠RASMCs中BK通道电流;采用荧光探针法测定大鼠RASMCs内钙离子浓度;采用膜内向膜外型单通道膜片钳技术记录不同钙离子浓度条件下RASMCs中BK单通道NP0的变化。

结果

36只大鼠糖尿病造模成功,造模成功率为90%。刺激电压大于60 mV时,糖尿病模型组大鼠RASMCs中BK通道电流密度明显下降,刺激电压为100 mV时,正常对照组和糖尿病模型组大鼠RASMCs BK通道电流分别为(100±23)PA/PF和(50±7)PA/PF,差异有统计学意义(t=19.80,P<0.05)。当加入BK通道特异性阻滞剂非洲蝎毒素100 nmol后,正常对照组的BK通道电流明显减弱,而糖尿病模型组BK通道电流无明显变化;正常对照组和糖尿病模型组大鼠RASMCs内钙离子浓度分别为(123±11)nmol/L和(255±10)nmol/L,差异有统计学意义(t=32.50,P<0.05)。在刺激电位为60 mV条件下,随着钙离子浓度增加,BK通道NP0增加,差异有统计学意义(F=15.28,P<0.05)。

结论

糖尿病模型大鼠RASMCs中BK通道电流下降,细胞内钙离子浓度升高,BK单通道NP0下降。BK通道功能改变可能是导致糖尿病时视网膜动脉异常收缩的主要原因之一。

引用本文: 邵珺, 姚勇, 孙尉, 等.  视网膜动脉平滑肌细胞中大电导钙离子激活钾通道电流和钙离子浓度变化对糖尿病视网膜动脉收缩的影响 [J] . 中华实验眼科杂志, 2016, 34(4) : 312-316. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2016.04.006.
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流行病学调查显示,近年来糖尿病患病率呈逐年升高趋势,中国也是糖尿病多发的国家之一[1,2,3]。糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病常见的微血管并发症,已成为当前全球重要的致盲眼病之一[4,5]。因此,研究DR的发病机制,探索DR的早期预防和治疗方法显得尤为重要。近期研究表明,糖尿病患者的视网膜血管收缩和血流灌注的减少早于DR微血管病变[6,7],而糖尿病视网膜动脉离子通道的异常是导致血管异常收缩、血液动力学紊乱的主要原因之一,其中视网膜血管平滑肌细胞大电导钙激活钾离子通道(large conductance calcium-activated potassium channel,BK)的改变显得尤为重要[8]。BK不仅参与细胞膜电位的形成,而且可以维持血管平滑肌细胞收缩和舒张的动态平衡[9]。目前,关于糖尿病患者视网膜动脉平滑肌细胞(retinal artery smooth muscle cells,RASMCs)BK通道的研究很少。本研究中通过测定正常和糖尿病大鼠RASMCs中BK通道电流、开放概率(open probability,NP0)及钙离子浓度的变化,探讨糖尿病对视网膜动脉平滑肌异常收缩的影响。

 
 
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