背景和目的:高血压（Hypertension）是目前世界范围内影响人类健康的主要公共卫生问题之一,估计有将近20%的人群受高血压影响。目前关于高血压具体的发病原因及机制还尚不清楚。2003年,由美国预防、检测、评价与治疗高血压联合委员会在第7次报告中首次提出了高血压前期（Prehypertension）的概念,其具体是指在未使用降压药的情况下,两次或者两次以上不同时间测得的收缩压（Systolic blood pressure,SBP）波动于120-139mmHg和（或）舒张压（Diastolic blood pressure,DBP）波动于80-89mmHg的阶段。相当一部分高血压前期患者在4年之内将进展为高血压,尤其在中老年人这种现象更普遍。据估计,目前大约有30%至50%人群处于高血压前期的阶段。高血压前期常常伴随其他心血管代谢危险因素,并显著增加冠状动脉心脏疾病、中风和肾功能不全的患病风险。对于高血压前期的患者早期干预,可有效降预防高血压的发病率,并对靶器官的损害起到早期预防的作用。目前,一些关于治疗高血压前期的策略已经开始用于干预高血压前期患者,包括生活方式的改变,如健康的饮食和规律体育运动;以及使用降压药物,如血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂。尽管这些干预措施可以改善高血压前期状态,但依从性差和抗高血压药物相关的副作用阻碍了其在高血压前期患者中的应用。因此,目前迫切需要一种可靠而且副作用小的治疗措施以防止高血压前期向高血压的发展。含硫氨基酸（Sulfur amino acid）是哺乳动物体内不可缺少的氨基酸之一,其代谢终产物包括牛磺酸（Taurine）,硫化氢（Hydrogen sulfide,H₂S）和二氧化硫（Sulfur dioxide,SO2）。牛磺酸在150年前首次从牛胆汁中分离出来而得名。机体内牛磺酸的来源以摄取为主,可通过膳食动物性食品如蛋、肉及海生动物获得。此外,牛磺酸也可以自身合成,其主要通过半胱氨酸或甲硫氨酸等含硫氨基酸经一系列酶促反应转化而来。H₂S作为一种生物介质,在体内许多生理及病理过程中均发挥潜在的作用。H₂S主要是以半胱氨酸和同型半胱氨酸为底物,由胱硫醚β合酶（Cystathionine-β-synthase,CBS）、胱硫醚γ裂解酶（Cystathionine-γ-lyase,CSE）和3-巯基丙酮酸转硫酶（3-mercaptopyruvatesulfurtransferase,3-mst）促反应生成。之前研究发现,牛磺酸和H₂s在高血压的发生发展中发挥重要的作用。例如,mozaffari等研究发现体内低水平牛磺酸可以加重高盐引起的高血压。此外,vandenberg等关于肾移植后患者的研究发现,尿中低水平H₂s代谢产物与肾移植后患者收缩压升高明显相关。但含硫氨基酸是如何发挥抗高血压作用的机制仍需进一步探讨。瞬时受体电位通道（transientreceptorpotentialchannels,trpcs）是结构同源的一类细胞膜上的非选择性阳离子通道家族。研究发现,trpc3介导的细胞膜上钙信号在高血压发病过程中发挥重要的作用。此外,最近的一项研究发现H₂s具有影响小鼠骨髓间充质干细胞胞膜trpcs并调节其胞内Ca²⁺平衡的作用。尽管基于目前研究结果并未发现含硫氨基酸、trpc3及钙信号与高血压之间的直接关系,但足以提醒我们四者之间存在密切的关系。因此,基于以上研究结果我们进一步探讨了牛磺酸在高血压前期及改善血管功能中的作用及其具体机制。材料与方法:本研究分为临床试验和动物实验两大部分,第一部分的临床研究方案经第三军医大学大坪医院论理委员会讨论通过,并注册usnationallibraryofmedicine（http://www.clinicaltrials.gov,identifier:nct01816698）,所有志愿者签署知情同意书。入选120名高血压前期志愿者（男性51例,女性69例）随机分配至牛磺酸颗粒组（60例）和安慰剂颗粒组（60例）,及58名年龄匹配的正常血压志愿者被纳入我们的临床试验研究。第二部分以自发性高血压大鼠（shr）、trpc3-/-小鼠和wt小鼠为模型,分离人和小鼠的肠系膜动脉及小鼠和大鼠的主动脉应用于分子机制的实验研究。1.牛磺酸干预对高血压前期志愿者血压的影响。应用水银血压计测量牛磺酸干预期间志愿者的诊室血压;应用动态血压计监测牛磺酸干预前、后志愿者的24小时动态血压。2.牛磺酸干预对高血压前期志愿者血管功能的影响。应用高分辨率血管超声技术检测牛磺酸干预前、后志愿者内皮依赖性血管舒张功能（flow-mediateddilation,fmd）和非内皮依赖性血管舒张功能（nitroglycerin-mediateddilation,nmd）。3.牛磺酸干预对血浆硫化氢（H₂s）含量的影响。应用反相高效液相色谱法检测牛磺酸干预前后志愿者血浆中牛磺酸和H₂s水平。4.牛磺酸干预对血管组织H₂s合成酶和trpc3的表达的影响。以自发性高血压大鼠（shr,4周龄）为模型,以2%牛磺酸饮用水及对照组干预12周,分离大鼠主动脉应用免疫荧光和免疫印迹（westernblot）技术检测人和动物血管壁的cbs,cse和trpc3的表达。5.牛磺酸干预对野生型小鼠（wt）及trpc3-/-小鼠血管功能的影响。分离小鼠的肠系膜动脉应用微血管张力测定系统检测牛磺酸干预前、后血管的舒缩功能;6.牛磺酸对血管组织及血管平滑肌细胞[Ca²⁺]i的影响。以应用fura-2am/Ca²⁺荧光探针技术检测牛磺酸干预前、后血管组织及平滑肌细胞内[Ca²⁺]i的变化及trpc3的影响。结果:1.与正常血压对照组相比较,高血压前期志愿者诊室血压和24h动态血压显著增高,其脉搏波传导速度（cm/s）及餐后血糖也明显升高。高血压前期志愿者安慰剂组和牛磺酸组的基线特征无显著性差异。2.与基线血压相比较,长期牛磺酸干预显著降低高血压前期志愿者的诊室血压和24h动态血压,且白天平均动态血压下降显著,夜间平均动态血压无明显影响。长期牛磺酸干预对高血压前期志愿者正常高值组的血压下降幅值比正常低值组更为明显。3.长期牛磺酸干预对高血压前期志愿者内皮依赖性血管舒张（fmd）和非内皮依赖性血管舒张（nmd）功能均有显著的改善,而安慰剂干预无作用。4.长期牛磺酸干预对高血压前期志愿者血浆牛磺酸和H₂s水平均有显著升高,且血浆牛磺酸和H₂s水平与收缩压和舒张压下降幅值呈负相关。5.人肠系膜动脉（mas）及野生型小鼠（wt）主动脉有cbs、cse和trpc3共表达,trpc3-/-基因敲除小鼠的主动脉cbs、cse表达比同窝野生型trpc3+/+小鼠表达显著增强。6.长期牛磺酸干预显著上调自发性高血压大鼠（shr）主动脉cbs、cse的表达,而抑制trpc3的表达。离体实验显示,牛磺酸孵育人肠系膜动脉（mas）能显著增加cbs、cse表达,而抑制trpc3的表达,且呈剂量依赖的关系。7.利用毒胡萝卜素（thapsigargin,tg）耗竭细胞内Ca²⁺后,H₂s的供体硫氢化钠（nahs）显著改善肠系膜动脉kcl诱导的血管收缩反应,而trpc3-/-基因敲除小鼠比同窝野生型trpc3+/+小鼠nahs的作用明显增强。8.nahs能抑制苯肾上腺素（pe）诱导的肠系膜动脉Ca²⁺内流;trpc3-/-基因敲除或trpc3抑制剂（pyr3）均能显著减少tg诱导的肠系膜动脉Ca²⁺内流,nahs能显著抑制同窝野生型trpc3+/+小鼠tg诱导的肠系膜动脉Ca²⁺内流,而trpc3-/-基因敲除小鼠无此作用。结论:1.长期牛磺酸干预可降低高血压前期志愿者的诊室血压和24h动态血压,且白天平均动态血压下降显著,高血压前期志愿者在正常高值时血压下降更明显。2.长期牛磺酸干预能显著改善高血压前期志愿者的内皮依赖性和非内皮依赖性血管舒张功能。3.长期牛磺酸干预能增加高血压前期志愿者血浆牛磺酸和H₂S水平,且血浆牛磺酸和H₂S浓度越高,血压下降越显著。4.CBS、CSE和TRPC3在人、动物的肠系膜动脉和主动脉存在共表达,TRPC3基因敲除或牛磺酸均能显著增加CBS、CSE表达,而抑制TRPC3表达。长期牛磺酸干预降低血压与抑制血管组织TRPC3,减少血管平滑肌[Ca2+]i有关。长期牛磺酸干预可上调CBS、CSE表达,促进H₂S生成,改善高血压前期血压及血管功能。