硫化氢对心肌细胞内钙通道的调控作用及其分子机制

硫化氢是否可对心肌细胞钙通道产生直接作用至今不明。本课题拟研究硫化氢是仅作用于心肌细胞膜上的L型钙通道，从而通过调节外钙内流再继发性地影响内质网钙释放，还是可同时作用于外钙内流和内钙释放这两个环节。对于L型钙通道，还将深入研究硫化氢是直接作用于通道分子产生调控作用，还是依赖于某条胞内信号通路而产生间接的调控作用。本课题中将着重研究"AC→cAMP→PKA"和"sGC→cGMP→PKG" 这两条信号通路在硫化氢调控L型钙通道功能中的作用。本课题的科学意义在于可论证硫化氢是否是一种心肌细胞L型钙通道抑制剂，并明确该新型气体分子是如何作用于心肌细胞L型钙通道的，有助于提出一种调控心肌细胞离子通道的新机制。

观察到H2S抑制乌头碱诱发的实验性大鼠心律失常，并深入研究H2S抑制心律失常的机制，包括：NaHS延长SD大鼠心肌细胞动作电位的时程的作用，降低1期复极速率；因此，H2S可延长心肌细胞绝对不应期。但H2S对心室肌细胞Iss、IK1和INa通道的开放功能无影响。H2S延长心肌细胞动作电位时程及绝对不应期的作用是通过抑制心室肌细胞Ito电流的作用呈浓度和时间依赖性，但并不影响Ito钾通道的电压门控特性。我们还进一步研究了心室肌细胞Ito通道和ICa-L通道的相互作用与H2S效应的作用，观察到阻断Ito通道对心肌细胞钙瞬变无明显影响，而耗竭胞内钙后Ito基础电流下降50%左右，而H2S对Ito通道的作用则不受影响。鉴于我们发现H2S的分子开关是二硫键，我首先在HEK293细胞（无与Ito通道发生天然联系的胞内/胞膜信号分子）转染、表达重组的Ito钾通道孔形成亚单位KCND2，并测定到H2S对其开放功能具有直接调控作用，从而确定Kv4.2是其直接作用的靶分子，很可能含有作为H2S分子开关的二硫键，我们进一步根据KCND2上的半胱氨酸残基位点逐一突变成丙氨酸并转染、表达于HEK293细胞，以便下一步确定H2S分子开关的具体位置。