MECHANISMS AND EFFECT OF CELLULAR CALCIUM ION LOADING IN THE BORDER ZONE
边缘区细胞钙离子负荷的机制和影响
基本信息
- 批准号:6564840
- 负责人:
- 金额:$ 23.61万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2001
- 资助国家:美国
- 起止时间:2001-12-01 至 2002-11-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:acidity /alkalinity calcium flux carbon dioxide tension cell cell interaction cellular respiration confocal scanning microscopy cytotoxicity diffusion electrophysiology laboratory rabbit laboratory rat microelectrodes myocardial ischemia /hypoxia oxygen tension sudden cardiac death tissue /cell culture ventricular fibrillation video microscopy
项目摘要
The overall goal is the understand mechanisms underlying arrhythmia
formation and cellular injury at boundaries between ischemic and non-
ischemic myocardium, that is the ischemic "border zone". Our hypothesis is
that diffusion of gases, substrates, metabolites and endothelial derived
factors across these boundaries are responsible for the unique ionic and
electrophysiologic characteristics of the border zone. Previous work by us
and others suggest that modulation of pHi and pHo by CO2 may have direct
effects on cellular K+ loss, lactate production, depolarizing and
repolarizing current and SR Ca2+ release. Taken together these results
indicate that CO2 diffusion and accumulation in the border zone might
contribute directly to the mechanisms responsible for the occurrence of
arrhythmias and cellular injury. We plan to focus on cytosolic pHi and its
regulation in the border zone and relate these changes to Ca2+-dependent
processes that include impulse propagation, spontaneous membrane
depolarization, propagated calcium waves, cell-to-cell electrical coupling
and cellular injury. These Ca2+-dependent effects are predicted to be
dependent on H+ production and transsarcolemmal flux. As such, C02
diffusion, washout of the extracellular space and the energy demands are
predicted to influence these Ca2+-dependent effects. The specific aims
are:
(1) to evaluate the role of CO2 and O2 diffusion, and transsarcolemmal H+
flux for cellular Ca2+ loading in the border zone. (2) to determine if the
ischemic subendocardial cell layers are more susceptible to cellular
uncoupling, discontinuous impulse propagation and cellular injury compared
to intramural layers due to greater cellular Ca2+ loading. (3) to evaluate
mechanisms for the initiation of premature ventricular beats in the border
zone, namely the pH-dependence of the formation and propagation of Ca2+
waves. (4) to determine the role of vasoactive peptides and endogenous
endothelial derived factors for the modulation of pHi and Ca2+i in the
border zone.
The specific aims will be studies with two models of ischemic
boundaries. Confocal fluorescent videomicroscopy of parameter specific
fluoroprobes, and passive recording electrode assays will be used to
characterize the influence of CO2 and O2 on the mechanisms of pHi and
Ca2+i regulation within the border zone simulated in a monolayer of
cultured neonatal cardiac monocytes. In other experiments confocal
fluorescent videomicroscopy, sillicon/iridium microelectrodes and
histological methods will be used the isolated arterially perfused and
ischemic papillary muscle to determine the relationship between the rise
of Ca2+i, cellular uncoupling, impulse propagation and cellular injury.
总体目标是了解心律失常的机制
缺血性和非缺血性边界处的形成和细胞损伤
心肌缺血,即缺血的“边界区”。我们的假设是
气体、底物、代谢物和内皮衍生的扩散
跨越这些边界的因素导致了独特的离子和
边界区的电生理特征。我们之前的工作
等人认为 CO2 对 pHi 和 pHo 的调节可能具有直接作用
对细胞 K+ 损失、乳酸生成、去极化和
复极电流和 SR Ca2+ 释放。综合这些结果
表明边界地区的 CO2 扩散和积累可能
直接促成导致发生的机制
心律失常和细胞损伤。我们计划重点关注细胞质 pHi 及其
边界区域的调节并将这些变化与 Ca2+ 依赖性相关
过程包括脉冲传播、自发膜
去极化、传播钙波、细胞间电耦合
和细胞损伤。这些 Ca2+ 依赖性效应预计是
取决于 H+ 的产生和跨肌膜通量。因此,C02
扩散、细胞外空间的冲刷和能量需求是
预计会影响这些 Ca2+ 依赖性效应。具体目标
是:
(1)评估CO2和O2扩散以及经肌膜H+的作用
边界区细胞 Ca2+ 负荷的通量。 (2) 判断是否
缺血的心内膜下细胞层更容易受到细胞
解偶联、不连续脉冲传播和细胞损伤的比较
由于细胞内 Ca2+ 负载量较大,导致壁内层。 (3)评价
边界室性早搏的启动机制
区,即 Ca2+ 的形成和传播的 pH 依赖性
波浪。 (4)确定血管活性肽和内源性的作用
调节 pHi 和 Ca2+i 的内皮衍生因子
边境地区。
具体目标是用两种缺血模型进行研究
边界。参数特定的共焦荧光视频显微镜
荧光探针和被动记录电极测定将用于
表征 CO2 和 O2 对 pHi 机制的影响和
单层模拟边界区内的 Ca2+i 调节
培养的新生儿心脏单核细胞。在其他共焦实验中
荧光视频显微镜、硅/铱微电极和
将使用组织学方法分离动脉灌注和
判断缺血乳头肌上升的关系
Ca2+i、细胞解偶联、脉冲传播和细胞损伤。
项目成果
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