二氧化硫对大鼠血管环张力影响的离子通道机制研究

在全世界范围内，心血管疾病已成为威胁人类健康的"第一杀手"。流行病学研究表明，全球普遍存在的大气污染物二氧化硫（SO2）能诱发心血管疾病，但对其作用机制的研究甚少。我们前期的研究表明SO2对大鼠有明显的降压作用，对离体血管环有直接的舒张作用，其作用机制与大电导钙激活的钾离子通道、ATP敏感的钾离子通道、L型钙离子通道等有关。我们设想，SO2可能通过改变这些离子通道的结构或功能而引起心血管疾病，为此，本研究拟在前期研究的基础上用SO2及其衍生物分别处理整体大鼠、离体血管和血管平滑肌细胞，采用RNA干扰、荧光实时定量RT-PCR、Western-Blot和膜片钳等分子生物学技术，进一步研究SO2对大鼠血管张力影响的离子通道作用机制，揭示SO2对心血管系统影响的作用机制、为预防SO2污染对心血管疾病的诱发提供新的途径，因此本研究有重要的科学意义和应用前景。

大量的流行病学研究表明，全球普遍存在的大气污染物二氧化硫（SO2）能诱发心血管疾病，但对其作用机制的研究甚少。本研究在我们实验室前期研究的基础上，使用SO2及其衍生物分别处理整体大鼠、离体血管和血管平滑肌细胞，采用荧光实时定量RT-PCR、Western-Blot、RNA干扰和膜片钳等分子生物学技术，进一步研究了SO2对大鼠血管张力影响的离子通道作用机制。三年来，课题组成员严格按照项目申请书中的研究计划开展实验，圆满完成了该项目的所有研究任务，并取得了可喜的科研成果：发表科研论文19篇，其中期刊论文14篇（SCI收录论文6篇），会议论文5篇；出版专著2部；培养研究生7名。. 首先，我们研究了SO2及其衍生物对血管中ATP敏感的钾离子（KATP）通道亚型基因：SUR2A、SUR2B、 Kir6.1和Kir6.2；大电导钙激活的钾离子（BKCa）通道亚型基因：α和β1；L-Ca2+通道亚型基因：Cav1. 1、Cav1. 2、Cav1. 3、Cav1. 4 mRNA和蛋白表达的影响。结果发现SO2及其衍生物可使KATP通道亚型基因SUR2B、 Kir6.1和Kir6.2以及BKCa通道亚型基因α和β1表达增加，而使L-Ca2+通道亚型基因Cav1. 2、Cav1. 3表达减少。其次，使用RNA干扰和膜片钳技术验证上述基因在SO2及其衍生物舒血管效应中的作用。结果发现在使用各基因的SiRNA序列沉默目的基因后，与对照组相比，SO2及其衍生物处理组细胞离子通道电流没有显著性变化，证明这些基因的确在SO2舒血管效应中起重要作用。最后，采用膜片钳技术研究SO2衍生物对血管平滑肌细胞KATP、BKCa、L-Ca2+三种离子通道电流的影响。结果发现：SO2衍生物剂量依赖性地增大KATP和BKCa通道电流，可使这两种电流的激活曲线和失活曲线发生移动，改变激活和失活过程；SO2衍生物剂量依赖性地减小L-Ca2+通道电流。以上研究结果表明，SO2及其衍生物对血管的舒张效应是通过调节KATP、BKCa、L-Ca2+三种离子通道不同亚型基因表达和改变血管平滑肌细胞离子通道电流而起作用的。总之，该项目的研究成果揭示了SO2对心血管系统影响的作用机制、为预防SO2污染对心血管疾病的诱发提供新的途径，因此本研究有重要的科学意义和应用前景。