细胞容积调节中KATP通道的张力感应机制及其对缺血心肌的保护作用

K(ATP) channels play a critical role in coupling cellular metabolism to electrical activity and make a major contribution to precondition. It has been proven that K(ATP) channels are involved in regulatory volume decrease in rat cardiac myocytes and the open probability of K(ATP)increased in cardiac myocytes is responsible for cardioprotection against ischemia-reperfusion (I/R) injury during reperfusion. The present study is undertaken to investigate the protective effect of hypotonicity against myocardial I/R injury by using isolated heart perfusion，Mikro tip pressure catheters and transmission electron microscopy. After Kir6.2/SUR2A genes, which encode cardiac KATP channel, are transfected into HEK293 cells, the changes of I(KATP) will be recorded in HEK293 cells during RVD by patch clamp technique. Lastly, the influence of the inhibitors or siRNA of actinin on currents in the RVD process will be observed by patch clamp recording..The study will be helpful to illustrat the sensing mechanism for tension during RVD process and to find out potential target of treatment of myocardial reperfusion injury.

ATP敏感钾通道（KATP）在心肌细胞代谢和电活动偶联中起着非常重要的作用，与缺血预适应保护机制有关，我们前期的研究已证明KATP通道参与了大鼠心室肌调节性细胞容积减小（regulatory volume decrease，RVD）过程,而且KATP通道开放对缺血再灌心脏具有保护作用。本项目首先在离体灌流心脏上，应用Mikro-tip微型压力导管技术和透射电镜技术，观察低渗液对缺血再灌心肌的保护作用。在此基础上，再将Kir6.2和SUR2A转染到HEK293细胞上，观察其RVD过程中的KATP通道电流变化，并且以K ATP通道的电流变化为指标，观察细胞骨架抑制剂以及siRNA沉默actinin对RVD的影响，探讨细胞骨架参与RVD过程中KATP通道的张力感应机制，寻找RVD过程中KATP通道新的调控机制，为心肌缺血再灌注损伤提供新的治疗策略。

ATP敏感钾通道(ATP-sensitive potassium channels, KATP通道)是一种内向整流钾通道，广泛分布于全身各种组织，在胰岛素的分泌、缺血缺氧预适应、血管张力调节等方面发挥重要作用。心肌KATP 通道是目前为止发现的一类将心肌能量代谢和心肌电活动耦联的钾通道,与缺血预适应保护机制有关。本项目首先在离体灌流心脏上，低渗液预灌离体大鼠心脏，可激活KATP通道从而减少缺血/再灌后的心肌梗死面积,保护缺血/再灌大鼠心脏收缩功能,降低缺血/再灌大鼠心脏心律失常评分。在体实验中，低渗液预灌缺血再灌大鼠心脏，改善复灌24h后大鼠心脏功能。在此基础上，再将Kir6.2和SUR2A转染到HEK293T细胞上，观察到过表达KATP通道的HEK293T细胞，RVD效应增强,时间提前，与此同时，应用膜片钳技术观察表达KATP的HEK293T细胞的全细胞电流，在低渗条件刺激下记录到具有内向整流特性，与pinacidil激活的电流特性类似，且能被glibenclamide (10 μmol/L阻断的钾电流，从而进一步证实KATP确实参与RVD对心肌缺血再灌的心脏保护。最后，应用膜片钳记录KATP单通道电流,观察到低渗处理后KATP开放概率明显增加,加入细胞松弛素D后KATP开放概率进一步增加,说明actinin等细胞骨架参与细胞肿胀过程中机械力量的传导。并引入肺动脉高压大鼠模型，探讨RVD过程中KATP开放可能存在机械力量传导之外的机制。本项目为细胞骨架参与RVD过程中KATP通道的张力感应机制提供了实验证据，为心肌缺血再灌注损伤提供新的治疗策略提供参考。