模拟失重致大鼠脑动脉血管平滑肌细胞BKCa通道β1亚基的改变及其在血管重塑中的作用

航天失重环境下脑动脉功能与结构重塑是引起航天员心血管功能失调的一个重要因素，其发生机理目前仍不甚清楚，也缺乏有效的对抗措施。大电导钙激活钾通道（BKCa）在血管平滑肌细胞（VSMCs）上分布广泛，对血管的功能与结构起着非常重要的调控作用。我们前期工作已证实模拟失重大鼠脑动脉血管发生凋亡性重塑变化，并且与VSMCs的BKCa通道alpha/beta1亚基的功能变化密切相关，提示BKCa通道参与调控模拟失重大鼠脑动脉重塑过程。因此，本项目拟采用电生理膜片钳技术、体外动脉器官培养与细胞转染等分子生物学技术从整体、器官、细胞与基因多个水平进一步探讨BKCa通道beta1亚基对脑动脉VSMCs凋亡与增殖的调控机制。本项申请可对阐明力学信号改变在失重/模拟失重致脑动脉重塑中的机理及其对抗措施提出新的见解。鉴于目前我国载人航天计划的不断实施，本研究为保证航天员的健康与提高工作效率可提供理论支持。

航天失重环境下脑动脉功能与结构重塑是引起航天员心血管功能失调的一个重要因素，其发生机理目前仍不甚清楚，也缺乏有效的对抗措施。大电导钙激活钾通道（BKCa）在血管平滑肌细胞（VSMCs）上分布广泛，对血管的功能与结构起着非常重要的调控作用。结合前期的实验基础，我们通过电生理膜片钳技术、体外动脉器官培养与细胞转染等分子生物学技术发现1）模拟失重大鼠脑动脉VSMCs BKCa通道beta1亚基全细胞电流、单通道功能与蛋白表达均显著增强，而且BKCa通道beta1亚基的增强可引起VSMCs内ryanodine受体与VSMCs膜上L型Ca2+通道的增强，并最终增强模拟失重大鼠脑动脉的舒张功能；2）通过体外动脉的培养，我们发现BKCa通道beta1亚基蛋白表达的增强可明显抑制动脉血管细胞核增殖抗原PCNA的表达，即BKCa通道beta1亚基的增强可抑制血管的过度增殖；3）通过对脑动脉血管平滑肌细胞或转染了BKCa通道HEK293细胞进行培养，我们发现BKCa通道beta1亚基激动剂Tamoxifen不但明显增强细胞电流，还可显著诱导细胞凋亡。总之，我们通过动物整体、动脉器官培养与细胞基因等多个水平证实BKCa通道beta1亚基对模拟失重大鼠脑动脉功能与结构的重塑发挥重要的作用。本研究可对阐明力学信号改变在失重/模拟失重致脑动脉重塑中的机理及其对抗措施提出新的见解，也可对航天员的心血管健康提供有意义的资料。