《Toxicology Letters》：Dose-response to lead-induced alterations in right atrial and ventricular myocardial contractility in adult rats
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铅亚急性暴露对右心房和心室心肌收缩力的影响差异研究。通过体外运动测试和生理收缩测量，发现右心房在低剂量铅暴露下机械工作减少65%，最大缩短速度显著下降，而右心室影响较小。首次系统揭示铅对心房和心室收缩力的非线性剂量效应差异，证实右心房对铅毒性更敏感。
奥克萨娜·格尔岑（Oksana Gerzen）|丹尼尔·A·库兹涅佐夫（Daniil A. Kuznetsov）|维罗妮卡·沃蒂诺娃（Veronika Votinova）|阿廖娜·齐比纳（Alyona Tzybina）|亚历山大·巴拉金（Alexander Balakin）|鲁斯兰·利辛（Ruslan Lisin）|伊尔齐拉·米尼加利耶娃（Ilzira Minigalieva）|玛丽娜·苏通科娃（Marina Sutunkova）|拉里萨·尼基蒂娜（Larisa Nikitina）|尤里·L·普罗岑科（Yuri L. Protsenko）
俄罗斯科学院乌拉尔分院免疫学与生理学研究所，叶卡捷琳堡，俄罗斯
摘要
铅是一种广泛存在于环境中的外来物质，已知会对心血管健康产生不利影响。本研究首次系统地评估了亚慢性醋酸铅暴露（剂量分别为5.5、11和22.88毫克/千克体重，每周通过腹腔注射三次，持续六周）对12个月大雄性大鼠右心房和右心室心肌收缩特性的影响，同时使用了体外运动检测方法和来自同一心脏的心肌条段的生理收缩测量数据。结果显示，铅暴露导致右心房肌球蛋白的细丝滑动速度呈剂量依赖性下降，而其对右心室肌球蛋白的影响则呈非线性。较高剂量的铅显著降低了右心房中具有运动能力的肌丝比例，而较低剂量则影响了右心室。在生理负荷条件下，右心房心肌条段产生的机械功约为右心室条段的20%。随着铅剂量的增加，两个心腔的机械功均进一步降低，在最高剂量下，右心房的降低幅度（约65%）明显大于右心室（约17%）。这些发现表明，右心室心肌对亚慢性铅中毒更为敏感。总体而言，本研究首次全面分析了铅在生理负荷条件下对心房和心室收缩力的不同影响。
引言
铅作为一种普遍存在于环境中的外来物质，显著增加了心血管疾病的发病率和死亡率（Li等人，2025年；Liu等人，2025年）。它会在心肌中积累，并进入心肌细胞（Ferreira等人，2022年；Gerzen等人，2024年），扰乱关键细胞过程，其影响可能持续存在，并可能在成年后期加剧（Davuljigari和Gottipolu，2020年；Javorac等人，2022年）。由于尚未确定对人体健康安全的铅浓度，因此研究心脏收缩的潜在机制对于深入理解不同浓度下的铅毒性至关重要（Gonzalez-Villalva等人，2025年）。
铅的心脏毒性作用主要与左心室功能障碍相关，包括收缩功能受损（Chen等人，2021年；Yang等人，2017年）和射血分数降低（Liu等人，2023年）。已在左心室（Fioresi等人，2013年；Silva等人，2015年）和右心室（Protsenko等人，2019年；Protsenko等人，2018年；Vassallo等人，2008年）的多细胞心肌制备物中证实了铅对心肌收缩力的抑制作用。尽管大量研究集中在作为心脏收缩主要驱动力的右心室上，但在生理负荷条件下，心房和心室的功能同样重要。因此，有理由假设铅暴露也可能导致心房功能受损。
在我们之前的研究中，我们已经证明铅暴露会减慢动作电位，并在等长收缩模式下降低心房组织的主动张力和被动张力（Protsenko等人，2025年）。然而，尽管心房-心室相互作用很重要，但在自然心脏周期的负荷阶段序列（工作循环模式）下，铅暴露对心房与心室收缩力的具体影响仍不清楚。
心脏收缩力由肌节蛋白异构体控制，这些异构体在心房和心室之间存在差异（Alpert等人，2002年；Yamashita等人，2003年）。这些异构体影响肌球蛋白的动力学和力量生成，它们的表达模式会随年龄或病理状态而变化；因此，铅暴露下肌球蛋白动力学的年龄相关变化也值得研究。
我们的目标是比较铅暴露在生理负荷条件下对12个月大雄性大鼠多细胞条段收缩力的剂量依赖性影响，以及其对右心房和右心室肌球蛋白动力学的影响。
动物护理和中毒模型
所有动物实验均按照欧盟2010/63号指令关于用于科学目的的动物保护的规定进行。所有实验均符合ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南。该研究方案已获得叶卡捷琳堡工业工人预防与健康保护医学研究中心伦理委员会的批准（方案编号3，日期为2024年1月17日）。
使用了12个月大的Wistar雄性大鼠。
分离出的右心房和右心室心肌条段的机械特性
在心脏周期中，心室压力随心室体积的变化而变化。这种关系表现为整个心脏的压力-体积曲线以及心肌条段的力-长度曲线。为了比较铅暴露对心房和心室心肌的影响，我们对右心房和右心室肌肉条段应用了相同的收缩协议（见方法部分）。
在铅暴露的大鼠的心房条段中，观察到了长度-张力曲线的变化...
讨论
大鼠暴露于5.5、11和22.88毫克/千克体重的铅六周后，出现了明显的铅中毒迹象，表现为血流动力学和心电图参数的变化，包括动脉压、等电线和QRS波群幅度的改变（Protsenko等人，2025年）。这些发现与之前在6.01和12.5毫克/千克剂量下的研究结果（Katsnelson等人，2020年；Protsenko等人，2019年）一致，表明所有暴露于铅的大鼠都受到了影响...
结论
我们的研究首次表明，长期暴露于醋酸铅会导致成年大鼠的心血管功能出现显著的、剂量依赖性的损伤，且这种损伤具有明显的心腔特异性。详细分析显示，右心室心肌对铅毒性的敏感性更高，其机械功和收缩速度显著降低，而右心室则保持了更大的收缩能力——这可能是由于...
研究局限性
(1) 小型啮齿动物和大型哺乳动物的心脏功能存在差异，且可能受到性别的影响。因此，将啮齿动物模型中的发现外推到人类，或将男性结果外推到女性时应谨慎。
(2) 右心房和右心室与其左侧对应部分具有不同的生理特性；因此，右心室的结果不能直接应用于左心室。
(3) 压力-体积曲线...
资金支持
本研究得到了俄罗斯科学院乌拉尔分院免疫学与生理学研究所的支持（项目编号N 122022200089–4），并使用了该研究所共享的科学设备进行。
作者贡献声明
尤里·L·普罗岑科（Yuri L. Protsenko）：撰写、审稿与编辑、概念构思。
拉里萨·尼基蒂娜（Larisa Nikitina）：监督、概念构思。
玛丽娜·苏通科娃（Marina Sutunkova）：监督、概念构思。
伊尔齐拉·米尼加利耶娃（Ilzira Minigalieva）：方法学研究。
鲁斯兰·利辛（Ruslan Lisin）：数据可视化、实验研究、数据分析。
亚历山大·巴拉金（Alexander Balakin）：数据可视化、实验研究、数据分析。
阿廖娜·齐比纳（Alyona Tzybina）：实验研究、数据分析。
丹尼尔·A·库兹涅佐夫（Daniil A. Kuznetsov）：实验研究、数据分析。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
