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研究背景:大量的流行病调查发现空气污染物中颗粒物（Particulate matter,PM）、特别是直径＜2.5μm的细小颗粒物的增加与人类心脏疾病的患病率和死亡率有很大的关系。有研究表明PM中的主要的有害成分为化合价为+5的钒这种过渡金属（V5+）。以往的研究表明与空气污染增加相关的心脏疾病表现为心率改变,反应性心肌缺氧/缺血的心电图的改变,不应期的缩短,心肌梗死,心力衰竭等。这些研究通过心率变化,心电图改变,心脏射血分数的估算等方面观测PM对心脏的损伤作用,以及从肺损伤后巨噬细胞炎症反应刺激引起细胞因子的释放和自主神经系统功能的改变来等方面来分析其机制。但在心肌细胞水平观测PM对心脏的毒性反应的研究还未见报道。因此,我们拟从单个细胞水平和离体心脏水平观察V5+对心血管系统的毒性作用并初步探讨这一机制。研究目的:（1）观察V5+对离体大鼠心脏心功能的影响。（2）观察V5+对单个大鼠心肌细胞内游离钙浓度的影响,探讨V5+对心功能影响的可能机制。（3）利用全细胞膜片钳技术检测V5+对L-型钙通道和钠钙交换体的影响,探讨V5+对细胞内游离钙浓度影响的可能机制。研究方法:（1）以左室收缩压—左室舒张压（LVSP-LVDP）,左室舒张压（LVDP）,左室收缩最大速率(+dp/dtmax)左室舒张最大速率(-dp/dtmax)为指标,利用Langendorff心脏灌流装置观察不同浓度的V5+对离体大鼠心脏心功能的影响,并观察在灌流期间有无心率失常的发生。（2）利用离子影像分析系统,观察V5+对单个心室肌细胞内游离钙浓度的影响。离子影像分析系统记录激发波长为340nm和380nm的成对系列图像,从同一对系列计算出340nm/380nm的荧光强度比值（F340/F380）以此代表细胞内游离钙浓度。（3）分离大鼠心室肌细胞,采用膜片钳全细胞记录方法,观察V5+对ICa-L,INCX的影响。研究结果:（1）观测了100nM,200nM,400nM三个浓度的V5+对离体灌流心脏心功能的效应。结果显示,反映心脏收缩功能的指标（LVSP—LVDP）和+dp/dtmax均呈剂量依赖性地增加,且各剂量组与对照组相比均有显著差异。反映心脏舒张的指标LVDP也显著增加,而—dp/dtmax无明显变化。高浓度（400nM）V5+可导致明显的心律失常。（2）和对照组相比,V5+浓度分别为100nM,200nM,400nM的三组细胞内游离钙浓度均升高,p＜0.05,并呈剂量依赖性升高。（3）在100nM,200nM,400nM三个浓度下,V5+对ICa-L产生剂量依赖性激动作用,但对L-型钙通道电压依赖性并未改变,而对INa/Ca产生剂量依赖性抑制作用。结论:（1）V5+浓度依赖性地增加了心脏收缩的强度和速度,同时抑制心脏舒张;高浓度的V5+还有明显的致心律失常作用。这种变化无助于心脏射血,却可增加心肌的耗氧量。（2）V5+浓度依赖性的增加大鼠单个心肌细胞内静息游离钙浓度。这与它增强心脏收缩而抑制舒张的作用是一致的。（3）V5+浓度依赖性的激动心肌细胞膜上L-型钙电流和抑制钠钙交换电流,这可能是导致细胞内高钙的重要原因。