当前位置: 首页 > 期刊 > 《中国病理生理杂志》 > 1999年第2期
编号:10271348
牛磺酸对缺血大鼠心肌线粒体Ca2+-Mg2+-ATP酶活性与MDA含量影响*江西医学院生化教研室(南昌 330006)
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第2期
     作者:万福生 赵小曼 雷 厉 龚文华

    单位:万福生 赵小曼 雷 厉 龚文华 江西医学院生化教研室(南昌 330006)

    关键词:牛磺酸;腺苷三磷酸酶;丙二醛;线粒体;心肌

    中国病理生理杂志990214 摘 要 目的和方法:用Wistar大鼠皮下注射异丙肾上腺素(ISP,5 mg/kg)诱导心肌缺血模型。观测心肌线粒体(Mit)中丙二醛(MDA)含量、Ca2+-Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性及牛磺酸(Tau)的影响。结果:缺血组大鼠心肌Mit中MDA升高87.83%、Ca2+-Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性分别降低37.56%和50.20%(P<0.01)。Ca2+-Mg2+-ATP酶活性与MDA含量也呈显著负相关(r=-0.87,P<0.01)。Ca2+-ATP酶活性与MDA含量也呈显著负相关(r=-0.79,P<0.01)。在注射异丙肾上腺素(ISP)前30 min腹腔注射Tau(200 mg/kg)则Mit中MDA含量、Ca2+-Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性均未见显著异常改变。结论:Tau可能通过抑制MDA的生成实现其保护Ca2+-ATP酶和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性的作用。
, 百拇医药
    Effect of taurine on Ca2+-Mg2+-ATPase activity and MDA content of

    myocardial mitochondria in ischemic rats

    WAN Fu-Sheng, ZHAO Xiao-Man, LEI Li, GONG When-Hua

    Department of Biochemistry, Jiangxi Medical College, Nanchang (330006)

    Abstract AIM and METHOD: Myocardial ischemia model was induced by subcutaneous injection of isoproterenol (ISP. 5 mg/kg) into Wistar rats. MDA (malondialdehyde) content and activities of Ca2+-Mg2+-ATPase and Ca2+-ATPase were observed. RESULTS: Compared with the control, MDA content was increased by 87.83%; Ca2+-Mg2+-ATPase and Ca2+-ATPase activities were decreased by 37.56% and 50.20% respectively. A definite negative correlation (r=-0.87, P<0.01) between MDA content and Ca2+-Mg2+-ATPase activity as well as (r=-0.79, P<0.01) between MDA content and Ca2+-ATPase activity were found. Taurine was injected intraperitoneraly 30 min before injection of ISP, the MDA content and Ca2+-Mg2+-ATPase and Ca2+-ATPase activities in the myocardial mitochondria had not much change. CONCLUSION: Protective effect of taurine on Ca2+-Mg2+-ATPase and Ca2+-ATPase activities were completed by reducing MDA formation of mitochondria.
, 百拇医药
    MeSH Taurine; Adenosine triphosphatase; Malondialdehyde; Mitochondria; Myocardium

    牛磺酸(taurine,Tau)属含硫的β-氨基酸,是哺乳动物心脏含量最丰富的自由氨基酸。近年发现[1,2],在缺血(氧)等情况下,心肌细胞Tau含量下降,且与心肌损伤程度密切相关。缺乏Tau的动物心脏对缺血及再灌注所致心肌损伤的敏感性也明显增加。在各种心肌损伤中,线粒体(mitochondria, Mit)往往首当其害。我们曾在异丙肾上腺素(isoproterenol, ISP)诱导的大鼠心肌缺血模型上观测Tau对缺血心肌Mit损伤有显著的保护作用[3],表现为它能抑制缺血心肌Mit中MDA(丙二醛)的生成,减少膜磷脂降解和Ca2+的堆积。本工作是在此基础上,进一步观测缺血大鼠心肌Mit Ca2+-Mg2+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性变化与MDA含量的关系及Tau的作用特点,探讨Tau抗心肌缺血损伤的机理,为其临床应用提供实验依据。
, 百拇医药
    材料与方法

    1.主要试剂及仪器:SB-42多导生理记录仪,Lh-413型高速冷冻离心机(匈牙利产),TGL-16型高速台式离心机(中科院上海生化研究所产),Z 8000塞曼效应原子吸收分光光度计(日本产)。硫代巴比妥酸(上海试剂厂产品),异丙肾上腺素(上海禾丰制药厂),牛磺酸(Sigma公司),ATP酶试剂盒购自南京建成生物工程研究所。其它试剂为国产分析纯或生化试剂。

    2.实验动物与分组:雄性Wistar大鼠24只(本院实验动物中心供给,动物等级为Ⅰ级),体重235~275g,随机分为:①缺血组(Ⅰ):皮下注射ISP(5mg/kg)液,24h后再注射相同剂量1次。②缺血+牛磺酸组(Ⅰ+Tau):注射ISP前30min腹腔注射Tau(200mg/kg)液,余皆同缺血组。③正常对照组(NC):仅皮下注射与缺血组等体积生理盐水。以上3组均在每次注射后45min测心电图。心电图显示,缺血大鼠在ST段明显抬高,并出现异常Q波。各组动物均在第二次注射后60min断头处死。
, 百拇医药
    3.心肌线粒体的分离[3]:大鼠处死后速取心脏置预冷的生理盐水中,去大血管,结缔组织,剪碎。置冷的250mmol/L蔗糖液(内含5mmol/L EDTA和10mmol/L Tris-HCl, pH 7.4中,用内切式电动匀浆器(700r/min,20S,间隔3S,共5次)匀浆。离心10min(800×g),上清液再离心15 min(12000×g),收集沉淀,然后用上述介质悬浮,重复离心两次即得。全部分离过程在0~4℃下进行。在2日内测定Ca2+-Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性。以Lowry法进行蛋白定量。

    4.MDA含量测定:取适量Mit,按TBA显色法测MDA含量,单位用nmol·mg-1蛋白表示。

    5.ATP酶活性分析:将心肌Mit用10mmol Tris-HCl(pH 7.4)悬浮,按文献[4]方法测Ca2+-Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性。酶的活性单位以每小时每毫克蛋白质分解ATP产生的无机磷的微摩尔数(μmol pi·mg-1·h-1)表示。
, 百拇医药
    线粒体中钙含量测定用原子吸收分光光度法。

    统计处理:数据以均数±标准差(±s)表示,计量资料组间比较用t检验,相关分析用直线回归。

    结 果

    1.心肌Mit中Ca2+-Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性变化见表1,与NC组比较,缺血组心肌Mit中Ca2+·Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性分别降低37.56%和50.20%,Ⅰ+Tau组的Ca2+·Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性虽有下降趋势,但无显著差异。缺血组Ca2+·Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性与Ⅰ+Tau组比较亦有显著降低(P<0.05)
, 百拇医药
    表1 心肌Mit蛋白中Ca2+-Mg2+-ATP

    酶和Ca2+-ATP酶活性变化

    Tab 1 Change of Ca2+-Mg2+-ATPase

    and Ca2+-ATPase activities in the myocardial mitochondria

    protein of rats (mmol·mg-1·h-1 ±s, n=8) Group

, 百拇医药     Ca2+-Mg2+-ATPase

    Ca2+-ATPase

    NC

    104.65±8.57

    46.35±7.98

    Ⅰ

    65.34±9.23*

    23.08±5.67*

    Ⅰ+Tau

    98.59±8.07
, 百拇医药
    43.39±7.05

    *P<0.01,vs NC group; △P<0.05 vs Ⅰ group,I=ischemia

    2.心肌Mit中MDA和Ca2+含量见表2,缺血组(Ⅰ)Mit中MDA含量明显高于NC组(P<0.001),也远高于Ⅰ+Tau组(P<0.01)。与NC组比较,Ⅰ组心肌Mit中钙含量为NC组的3倍,Ⅰ+Tau组Mit中钙含量高于NC组,但低于Ⅰ组(P<0.01)。

    表2 心肌Mit蛋白中MDA和钙含量变化

    Tab 2 Change of MDA and calcium contents in the myocardial

    mitochondria protein of rats ( nmol·mg-1±s, n=8) Group
, 百拇医药
    MDA

    Calcium

    NC

    5.26±0.45

    18.54±4.27

    Ⅰ

    9.88±0.81*

    75.68±9.23*

    Ⅰ+Tau

    5.85±0.49

    28.16±5.17*△
, http://www.100md.com
    *P<0.01,vs NC group △P<0.01, vs Ⅰ group

    3.心肌Mit Ca2+-Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性与MDA含量相关分析显示,心肌Mit Ca2+-Mg2+-ATP酶活性与MDA含量呈显著负相关(r=-0.87, P<0.01)。Mit中Ca2+-ATP酶活性与MDA含量也呈显著负相关(r=-0.79,P<0.01)。讨 论

    氧自由基及细胞内钙超载是导致心肌缺血及再灌注损伤的二个重要因素[5],且二者又相互影响[6]。并认为细胞内钙超载是心肌缺血等许多病理条件下细胞不可逆损伤的共同通路。近年研究发现[1,7,8],Tau是体内重要的内源性抗损伤物质,具有稳定生物膜、调节胞内钙稳态及清除自由基等多种细胞保护作用。我们也曾观察到Tau的心肌保护作用,并发现细胞内钙超载实际上是Mit中钙超载[9]。本研究进一步发现,缺血大鼠心肌Mit中Ca2+-ATP酶和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性均显著下降,而Tau对上述酶活性降低有显著的抑制作用。同时也证实,Mit中的Ca2+-Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性均与MDA含量呈显著负相关。由此可见,Tau对Mit中Ca2+-Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性的保护作用可能是通过其抑制Mit中MDA的生成实现的。
, 百拇医药
    Mit既是调节胞内钙稳态的重要细胞器,又会产生自由基[3],同时对氧自由基的毒性作用又非常敏感。在心肌缺血及再灌时,Mit中自由基的产生明显增加,脂质过氧化产物MDA也呈显著增多,而MDA对Mit膜有很强的破坏作用,导致膜流动性及其调节功能障碍。其中Ca2+-Mg2+-ATP酶活性降低就是一个例子。有研究显示,大鼠缺血60 min后,Mit中Ca2+-Mg2+-ATP酶活性出现明显下降,且Mit对Ca2+的摄取及结合能力也呈进行性降低。但在Mit中又可见大量钙颗粒,这可能是胞浆中的Ca2+通过损伤的Mit膜进入的。Mit内钙超载会抑制氧化磷酸化、激活钙依赖性酶的产生,进一步导致Mit膜结构与功能破坏,直到细胞死亡。可见,Mit膜结构与功能完整性丧失是细胞不可逆损伤的早期重要标志。维持Mit结构与功能的完整性可能是Tau抗心肌缺血损伤的一个重要机理。

    *江西省自然科学基金资助
, 百拇医药
    参考文献

    1 Huxtable RJ. Physiological actions of taurine. Physiol Rev, 1992, 72(1):101.

    2 Schaffer SW, Havada H. Cardioprotectional physiological function of taurine. FASEB J, 1988, 2:1618.

    3 万福生,赵小曼,雷厉.牛磺酸对大鼠心肌缺血损伤的保护.中国药理学通报,1996,12(1):42.

    4 Gandhi CR, Ross DH. Characterization of a high-affinity Mg2+ independent Ca2+-ATPase from rat brain synaptosomal membranes. J Neurochem, 1988, 50:248.
, 百拇医药
    5 Forman MB, Virmani R, Puett DW. Mechanisms and therapy of myocardial reperfusion injury. Circulation, 1990, 81:69.

    6 Kusuoka H, Marban B. Cellular mechanisms of myocardial stunning. Ann Rev Physiol, 1992, 54:243.

    7 Koyman I. The protective effect of taurine on the biomembrane against damage produced by the oxygen radical. Adv Exp Med Biol, 1992, 315:355.

    8 苏静怡,唐朝枢.心血管系统的细胞保护.基础医学与临床,1994,14(2):6.

    9 万福生,雷厉,赵小曼.牛磺酸对缺血大鼠心肌钙镁钾钠含量的影响.江西医学院学报,1996, 36(4):5.

    收稿日期:1997年3月4日

    修稿日期:1997年7月7日, http://www.100md.com