一氧化氮在家兔缺血再灌注心肌顿抑中的作用及左旋精氨酸干预
作者：王万铁 林丽娜 徐正介 李东 王卫
单位：王万铁 徐正介 王卫(温州医学院病理生理教研室，温州 325003)；林丽娜(温州医学院附属第一医院麻醉科)；李东(温州医学院分析中心)
关键词：一氧化氮；心肌顿抑；左旋精氨酸
中国急救医学001004 [摘 要] 目的 探讨一氧化氮(NO)在家兔缺血再灌注心肌顿抑中的作用及左旋精氨酸(L-Arg)对其影响。方法 20只家兔随机均分为对照组和L-Arg组 ，制备心肌缺血再灌注模型，于缺血前、缺血40分钟及再灌注20分钟取血检测NO水平，相应时点监测心功能。结果 心肌缺血再灌注期间，NO显著下降，心肌舒缩功能明显降低，尤以再灌注20分钟为著，L-Arg可逆转上述指标。结论 缺血再灌注心肌顿抑与NO水平下降有关，L-Arg通过提高NO水平而保护顿抑心肌。探讨一氧化氮(NO)在家兔缺血再灌注心肌顿抑中的作用及左旋精氨酸(L-Arg)对其影响。方法 20只家兔随机均分为对照组和L-Arg组 ，制备心肌缺血再灌注模型，于缺血前、缺血40分钟及再灌注20分钟取血检测NO水平，相应时点监测心功能。结果 心肌缺血再灌注期间，NO显著下降，心肌舒缩功能明显降低，尤以再灌注20分钟为著，L-Arg可逆转上述指标。结论 缺血再灌注心肌顿抑与NO水平下降有关，L-Arg通过提高NO水平而保护顿抑心肌。
, http://www.100md.com
[中图分类号] R 541.4 [文献标识码] A [文章编号] 1002-1949(2000)10-0576-03
Role of nitric oxide in myocardial stunning after ischemia-reperfusion in rabbits and beneficial effect of L-Arginine
WANG Wan-tie
(Department of Pathophysiology,Wenzhou Medical College,Wenzhou 325003,China)
LIN Li-na
(Department of Pathophysiology,Wenzhou Medical College,Wenzhou 325003,China)
, 百拇医药
XU Zheng-jie,et al
(Department of Pathophysiology,Wenzhou Medical College,Wenzhou 325003,China)
[Abstract] Objective To study the role of nitric oxide (NO) in myocardial stunning after ischemia-reperfusion in rabbits and the beneficial effect of L-Arginine (L-Arg). Methods The rabbits were randomly into two groups:control(I-R+NS,n=10) and L-Arg treated(I-R+L-Arg,n=10),and myocardial ischemia-reperfusion model was established by ligation of left anterior descending coronary.NO content in plasma was measured before ischemia,at 40 minutes after ischemia and 20 minutes after reperfusion,and meanwhile cardial performance was measured at the corresponding time pionts.Results Concentration of NO decreased significantly,and parameters of cardiac function were found to be decreased during myocardial ischemia-reperfusion in I-R+NS group,and more remarkable in 20 minutes after reperfusion;L-Arg reversed the results of mentioned indices as above markedly.Conclusion The reduction of NO during ischemia-reperfusion may contribute to myocardial stunning,L-Arg improves the function of stunned myocardium by raising endogenous NO level.
, http://www.100md.com
[Key words] Nitric oxide; Myocardial stunning; L-Arginine
近来研究表明，心肌缺血再灌注期间体内一氧化氮(NO)水平下降[1]、心肌功能受损[2]，且两者有密切关系[3]。本实验在家兔心肌缺血再灌注(MIR)模型上观察NO变化与心肌功能改变，进一步研究心肌顿抑的机制，并探讨左旋精氨酸(L-Arg)的治疗作用。
1 材料与方法
1.1 模型和分组 健康家兔20只，体重2.0～3.2 kg，雌雄不拘，氨基甲酸乙酯(1.0 g/kg)静脉麻醉，开胸，于冠状动脉左室支离左心耳下缘约0.5 cm处，绕左室支穿线垫塞结扎致缺血40分钟，后剪开结扎线重新灌流20分钟，形成心肌缺血再灌注模型。随机分为对照组(I-R+NS组)：10只，于结扎左室支前10分钟从耳缘静脉注射生理盐水2.0 ml/kg。左旋精氨酸组(I-R+L-Arg)：10只，将生理盐水改为L-Arg溶液100 mg/kg(50 mg/ml，Sigma Co)，余同对照组。
, 百拇医药
1.2 实验方法 作颈正中切口，分离左侧颈总动脉，插管至左心室；作右侧腹股沟切口，分离并插管于右股动脉，分别连接压力传感器，输入四道生理记录仪(SJ-4Ⅱ型)。
1.3 指标检测 两组分别在结扎前、结扎后40分钟及松开后20分钟自颈总动脉取血，检测NO(硝酸还原酶法)；并于相应时点记录平均动脉压(MAP)、左室收缩压(LVSP)、左室舒张末压(LVEDP)、左室压力上升最大速率(+dp/dt max)及左室压力下降最大速率(-dp/dt max)。
1.4 统计学处理 所测数据用
±s表示，组内比较采用配对的t检验，组间比较采用成组比较的t检验，采用Pearson法分析缺血再灌注后NO与心功能指标的相关关系。
2 结果
, http://www.100md.com 2.1 血浆NO水平的变化(表1) 缺血再灌注期间对照组NO明显下降，尤以再灌注20分钟为著((P<0.001)；L-Arg组仅轻度下降(P>0.05)，且显著高于对照组相同时点(P<0.05)。
表1 两组家兔MIR期间血浆NO
水平的变化与比较(±s，μmol/L) 组 别
缺血前
缺血40 min
再灌注20 min
I-R+NS(m=10)
26.9±4.6
, http://www.100md.com
14.8±3.8*
12.7±5.3*
I-R+L-Arg(n=10)
27.7±8.6
27.7±7.7▲
20.8±9.2▲
与本组缺血前比较*P<0.001；与I-R+NS组比较▲P<0.05
2.2 心肌功能的变化(表2) 缺血再灌注期间两组LVSP、+dp/dt max、-dp/dt max和MAP均显著降低，对照组降低更明显，与L-Arg组相比差异有显著性(P<0.05～P<0.001)，但MAP两组间无统计学差异；LVEDP对照组明显升高，治疗组仅轻度上升，且于再灌注20分钟时两组有显著性差异(P<0.001)。表2 两组家兔MIR期间心肌
, 百拇医药
功能的变化与比较(±s,n=10) 组别
缺血前
缺血40 min
再灌注20 min
I-R+NS
MAP(kPa)
12.8±1.3
9.9±3.8***
8.7±1.3***△
LVSP(kPa)
, 百拇医药
16.0±4.4
11.0±2.9***
8.7±2.0***△△△
LVEDP(kPa)
0.98±0.28
1.05±0.30***
1.21±0.34***△△
+dp/dtmax(kPa/s)
573±84
423±94**
, 百拇医药
358±110***△△△
-dp/dt max(kPa/s)
336±73
241±76***
162±57***△△△
I-R+L-Arg
MAP(kPa)
12.9±1.6
9.7±1.5***
9.0±1.4***
, 百拇医药
LVSP(kPa)
15.9±3.0
12.7±2.1**
12.7±2.7**▲▲
LVEDP(kPa)
0.96±0.28
0.97±0.26
1.02±0.25△▲▲▲
+dp/dt max(kPa/s)
570±80
500±55*▲
, 百拇医药
487±97*▲
-dp/dt max(kPa/s)
342±71
315±76*▲
287±68*▲▲▲
与本组缺血前比较*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001；与本组缺血40 min比较△P<0.05，△△P<0.01，△△△P<0.001；与I-R+NS组比较▲P<0.05，▲▲P<0.01，▲▲▲P<0.001
2.3 血浆NO与心肌功能指标的关系(图1～5) 直线相关分析显示，缺血再灌注期间NO与+dp/dt max、-dp/dt max、LVSP及MAP之间均存在着明显的正相关，相关系数r分别为0.856、0.807、0.852及0.641，P均<0.001；NO与LVEDP之间却呈显著负相关，相关系数r为-0.563，P<0.01。
, 百拇医药
Fig 1 Regression between NO and MAP
Fig 2 Regression between NO and LVSP
j
Fig 3 Regression between NO and LVEDP
Fig 4 Regression between NO and +dp/dt max
, http://www.100md.com
Fig 5 Regression between NO and -dp/dt max
3 讨论
心肌缺血后尽管没有不可逆性损害，但在恢复正常或接近正常的血流再灌注后仍持续存在心肌舒缩功能障碍，这种缺血再灌注心肌顿抑(myocardial stunning)现象发生在各种心肌缺血再灌注的实验和临床研究中。本实验亦证实该现象的存在。心肌顿抑的确切机制目前尚未明了，但有学者提出其发生与心肌能量减少有关，但不能通过提高ATP水平得到改善，也不能通过增加冠脉血流量使其恢复。其机制可能与氧自由基产生和心肌细胞钙超载有关。
近来研究显示，缺血再灌注心肌顿抑的发生与体内NO水平的高低关系甚密[1，4]。内源性NO主要由血管内皮细胞通过L-Arg-NO通路产生[5]。正常情况下内皮细胞通过一氧化氮合成酶合成一定量的NO来维持生理功能；而在心肌缺血再灌注期间，内皮细胞损伤及功能紊乱导致NO合成、释放减少，以致心肌受损[6]。从附表、附图得知，缺血再灌注心肌功能损害同时血浆NO水平降低，相关分析显示NO减少分别与心肌功能指标变化呈正、负相关，表明缺血再灌注心肌顿抑与NO水平下降有关。
, 百拇医药
本实验尚发现，L-Arg治疗后家兔血浆NO水平明显提高，各种心肌功能指标显著改善，与对照组比较有显著性差异，揭示L-Arg能提高体内NO水平，对顿抑心肌功能起保护作用。Kubes等[7]报道，L-Arg具有保护缺血再灌注血管内皮功能，提高NO水平，抑制白细胞的粘附、聚集而减轻心肌损伤。此外，外源性L-Arg可补充体内因心肌缺血再灌注时大量消耗而造成的L-Arg不足，从而增加NO合成与释放，直接抑制或消除体内的超氧自由基[8]，减轻其对心肌组织的损害，改善心肌功能。当然，L-Arg亦可刺激机体大量分泌胰岛素[9]、生长激素及催乳激素等，有效地保护缺血再灌注顿抑心肌。
[基金项目] 浙江省教委科研基金资助课题(NO.97161)
[参考文献]
[1]王万铁，徐正介，林丽娜，等.家兔心肌缺血再灌注损伤时一氧化氮水平的动态变化[J].温州医学院学报，1997，27(4)：198-200.
, http://www.100md.com
[2]徐正介，王万铁.川芎嗪对家兔心肌缺血再灌注损伤时心脏血流动力学的影响[J].温州医学院学报，1996，26(3)：129-30.
[3]Matheis G,Sherman MP,Buckberg GD,et al.Role of L-arginine-nitric oxide pathway in myocardial reoxygenation injury [J].Am J Physiol,1992,262:616-21.
[4]Ma XL,Weyrich AS,Lefer DJ,et al.Diminished basal nitric oxide release after myocardial ischemia and reperfusion promotes neutrophil adherence to coronary endothelium [J].Circ Res,1993,27:403-7.
, 百拇医药
[5]Moncada S,Higgs A.The L-arginine-nitric oxide pathway[J].N Eng J Med,1993,329：2002-12.
[6]Lefer AM,Tsao PS,Lefer DJ,et al.Role of endothelial dysfunction in the pathogenesis of reperfusion injury after myocardial ischemia [J].FASEB J,1991,5:2029-34.
[7]Kubes P,Suzuki M,Granger DN.Nitric oxide:an endogenous modulator of leukocyte adhesion[J].Proc Natl Acad Sci USA,1991,88:4651-55.
[8]Moncada S,Palmer RMJ,Higgs EA.Nitric oxide:physiology,pathophysiology,and pharmacology[J].Pharmacol Rev,1991,43:109-42.
[9]Girerd XJ,Hirsch AT,Cooke JP,et al.L-arginine augments endothelium-depentent vasodilation in cholesterolfed rabbits[J].Circ Res,1990,67:1301-8.
[收稿：1999-12-16], http://www.100md.com
单位：王万铁 徐正介 王卫(温州医学院病理生理教研室，温州 325003)；林丽娜(温州医学院附属第一医院麻醉科)；李东(温州医学院分析中心)
关键词：一氧化氮；心肌顿抑；左旋精氨酸
中国急救医学001004 [摘 要] 目的 探讨一氧化氮(NO)在家兔缺血再灌注心肌顿抑中的作用及左旋精氨酸(L-Arg)对其影响。方法 20只家兔随机均分为对照组和L-Arg组 ，制备心肌缺血再灌注模型，于缺血前、缺血40分钟及再灌注20分钟取血检测NO水平，相应时点监测心功能。结果 心肌缺血再灌注期间，NO显著下降，心肌舒缩功能明显降低，尤以再灌注20分钟为著，L-Arg可逆转上述指标。结论 缺血再灌注心肌顿抑与NO水平下降有关，L-Arg通过提高NO水平而保护顿抑心肌。探讨一氧化氮(NO)在家兔缺血再灌注心肌顿抑中的作用及左旋精氨酸(L-Arg)对其影响。方法 20只家兔随机均分为对照组和L-Arg组 ，制备心肌缺血再灌注模型，于缺血前、缺血40分钟及再灌注20分钟取血检测NO水平，相应时点监测心功能。结果 心肌缺血再灌注期间，NO显著下降，心肌舒缩功能明显降低，尤以再灌注20分钟为著，L-Arg可逆转上述指标。结论 缺血再灌注心肌顿抑与NO水平下降有关，L-Arg通过提高NO水平而保护顿抑心肌。
, http://www.100md.com
[中图分类号] R 541.4 [文献标识码] A [文章编号] 1002-1949(2000)10-0576-03
Role of nitric oxide in myocardial stunning after ischemia-reperfusion in rabbits and beneficial effect of L-Arginine
WANG Wan-tie
(Department of Pathophysiology,Wenzhou Medical College,Wenzhou 325003,China)
LIN Li-na
(Department of Pathophysiology,Wenzhou Medical College,Wenzhou 325003,China)
, 百拇医药
XU Zheng-jie,et al
(Department of Pathophysiology,Wenzhou Medical College,Wenzhou 325003,China)
[Abstract] Objective To study the role of nitric oxide (NO) in myocardial stunning after ischemia-reperfusion in rabbits and the beneficial effect of L-Arginine (L-Arg). Methods The rabbits were randomly into two groups:control(I-R+NS,n=10) and L-Arg treated(I-R+L-Arg,n=10),and myocardial ischemia-reperfusion model was established by ligation of left anterior descending coronary.NO content in plasma was measured before ischemia,at 40 minutes after ischemia and 20 minutes after reperfusion,and meanwhile cardial performance was measured at the corresponding time pionts.Results Concentration of NO decreased significantly,and parameters of cardiac function were found to be decreased during myocardial ischemia-reperfusion in I-R+NS group,and more remarkable in 20 minutes after reperfusion;L-Arg reversed the results of mentioned indices as above markedly.Conclusion The reduction of NO during ischemia-reperfusion may contribute to myocardial stunning,L-Arg improves the function of stunned myocardium by raising endogenous NO level.
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[Key words] Nitric oxide; Myocardial stunning; L-Arginine
近来研究表明，心肌缺血再灌注期间体内一氧化氮(NO)水平下降[1]、心肌功能受损[2]，且两者有密切关系[3]。本实验在家兔心肌缺血再灌注(MIR)模型上观察NO变化与心肌功能改变，进一步研究心肌顿抑的机制，并探讨左旋精氨酸(L-Arg)的治疗作用。
1 材料与方法
1.1 模型和分组 健康家兔20只，体重2.0～3.2 kg，雌雄不拘，氨基甲酸乙酯(1.0 g/kg)静脉麻醉，开胸，于冠状动脉左室支离左心耳下缘约0.5 cm处，绕左室支穿线垫塞结扎致缺血40分钟，后剪开结扎线重新灌流20分钟，形成心肌缺血再灌注模型。随机分为对照组(I-R+NS组)：10只，于结扎左室支前10分钟从耳缘静脉注射生理盐水2.0 ml/kg。左旋精氨酸组(I-R+L-Arg)：10只，将生理盐水改为L-Arg溶液100 mg/kg(50 mg/ml，Sigma Co)，余同对照组。
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1.2 实验方法 作颈正中切口，分离左侧颈总动脉，插管至左心室；作右侧腹股沟切口，分离并插管于右股动脉，分别连接压力传感器，输入四道生理记录仪(SJ-4Ⅱ型)。
1.3 指标检测 两组分别在结扎前、结扎后40分钟及松开后20分钟自颈总动脉取血，检测NO(硝酸还原酶法)；并于相应时点记录平均动脉压(MAP)、左室收缩压(LVSP)、左室舒张末压(LVEDP)、左室压力上升最大速率(+dp/dt max)及左室压力下降最大速率(-dp/dt max)。
1.4 统计学处理 所测数据用
±s表示，组内比较采用配对的t检验，组间比较采用成组比较的t检验，采用Pearson法分析缺血再灌注后NO与心功能指标的相关关系。2 结果
, http://www.100md.com 2.1 血浆NO水平的变化(表1) 缺血再灌注期间对照组NO明显下降，尤以再灌注20分钟为著((P<0.001)；L-Arg组仅轻度下降(P>0.05)，且显著高于对照组相同时点(P<0.05)。
表1 两组家兔MIR期间血浆NO
水平的变化与比较(
±s，μmol/L) 组 别缺血前
缺血40 min
再灌注20 min
I-R+NS(m=10)
26.9±4.6
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14.8±3.8*
12.7±5.3*
I-R+L-Arg(n=10)
27.7±8.6
27.7±7.7▲
20.8±9.2▲
与本组缺血前比较*P<0.001；与I-R+NS组比较▲P<0.05
2.2 心肌功能的变化(表2) 缺血再灌注期间两组LVSP、+dp/dt max、-dp/dt max和MAP均显著降低，对照组降低更明显，与L-Arg组相比差异有显著性(P<0.05～P<0.001)，但MAP两组间无统计学差异；LVEDP对照组明显升高，治疗组仅轻度上升，且于再灌注20分钟时两组有显著性差异(P<0.001)。表2 两组家兔MIR期间心肌
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功能的变化与比较(
±s,n=10) 组别缺血前
缺血40 min
再灌注20 min
I-R+NS
MAP(kPa)
12.8±1.3
9.9±3.8***
8.7±1.3***△
LVSP(kPa)
, 百拇医药
16.0±4.4
11.0±2.9***
8.7±2.0***△△△
LVEDP(kPa)
0.98±0.28
1.05±0.30***
1.21±0.34***△△
+dp/dtmax(kPa/s)
573±84
423±94**
, 百拇医药
358±110***△△△
-dp/dt max(kPa/s)
336±73
241±76***
162±57***△△△
I-R+L-Arg
MAP(kPa)
12.9±1.6
9.7±1.5***
9.0±1.4***
, 百拇医药
LVSP(kPa)
15.9±3.0
12.7±2.1**
12.7±2.7**▲▲
LVEDP(kPa)
0.96±0.28
0.97±0.26
1.02±0.25△▲▲▲
+dp/dt max(kPa/s)
570±80
500±55*▲
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487±97*▲
-dp/dt max(kPa/s)
342±71
315±76*▲
287±68*▲▲▲
与本组缺血前比较*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001；与本组缺血40 min比较△P<0.05，△△P<0.01，△△△P<0.001；与I-R+NS组比较▲P<0.05，▲▲P<0.01，▲▲▲P<0.001
2.3 血浆NO与心肌功能指标的关系(图1～5) 直线相关分析显示，缺血再灌注期间NO与+dp/dt max、-dp/dt max、LVSP及MAP之间均存在着明显的正相关，相关系数r分别为0.856、0.807、0.852及0.641，P均<0.001；NO与LVEDP之间却呈显著负相关，相关系数r为-0.563，P<0.01。
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Fig 1 Regression between NO and MAP
Fig 2 Regression between NO and LVSP
j
Fig 3 Regression between NO and LVEDP
Fig 4 Regression between NO and +dp/dt max
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Fig 5 Regression between NO and -dp/dt max
3 讨论
心肌缺血后尽管没有不可逆性损害，但在恢复正常或接近正常的血流再灌注后仍持续存在心肌舒缩功能障碍，这种缺血再灌注心肌顿抑(myocardial stunning)现象发生在各种心肌缺血再灌注的实验和临床研究中。本实验亦证实该现象的存在。心肌顿抑的确切机制目前尚未明了，但有学者提出其发生与心肌能量减少有关，但不能通过提高ATP水平得到改善，也不能通过增加冠脉血流量使其恢复。其机制可能与氧自由基产生和心肌细胞钙超载有关。
近来研究显示，缺血再灌注心肌顿抑的发生与体内NO水平的高低关系甚密[1，4]。内源性NO主要由血管内皮细胞通过L-Arg-NO通路产生[5]。正常情况下内皮细胞通过一氧化氮合成酶合成一定量的NO来维持生理功能；而在心肌缺血再灌注期间，内皮细胞损伤及功能紊乱导致NO合成、释放减少，以致心肌受损[6]。从附表、附图得知，缺血再灌注心肌功能损害同时血浆NO水平降低，相关分析显示NO减少分别与心肌功能指标变化呈正、负相关，表明缺血再灌注心肌顿抑与NO水平下降有关。
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本实验尚发现，L-Arg治疗后家兔血浆NO水平明显提高，各种心肌功能指标显著改善，与对照组比较有显著性差异，揭示L-Arg能提高体内NO水平，对顿抑心肌功能起保护作用。Kubes等[7]报道，L-Arg具有保护缺血再灌注血管内皮功能，提高NO水平，抑制白细胞的粘附、聚集而减轻心肌损伤。此外，外源性L-Arg可补充体内因心肌缺血再灌注时大量消耗而造成的L-Arg不足，从而增加NO合成与释放，直接抑制或消除体内的超氧自由基[8]，减轻其对心肌组织的损害，改善心肌功能。当然，L-Arg亦可刺激机体大量分泌胰岛素[9]、生长激素及催乳激素等，有效地保护缺血再灌注顿抑心肌。
[基金项目] 浙江省教委科研基金资助课题(NO.97161)
[参考文献]
[1]王万铁，徐正介，林丽娜，等.家兔心肌缺血再灌注损伤时一氧化氮水平的动态变化[J].温州医学院学报，1997，27(4)：198-200.
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[2]徐正介，王万铁.川芎嗪对家兔心肌缺血再灌注损伤时心脏血流动力学的影响[J].温州医学院学报，1996，26(3)：129-30.
[3]Matheis G,Sherman MP,Buckberg GD,et al.Role of L-arginine-nitric oxide pathway in myocardial reoxygenation injury [J].Am J Physiol,1992,262:616-21.
[4]Ma XL,Weyrich AS,Lefer DJ,et al.Diminished basal nitric oxide release after myocardial ischemia and reperfusion promotes neutrophil adherence to coronary endothelium [J].Circ Res,1993,27:403-7.
, 百拇医药
[5]Moncada S,Higgs A.The L-arginine-nitric oxide pathway[J].N Eng J Med,1993,329：2002-12.
[6]Lefer AM,Tsao PS,Lefer DJ,et al.Role of endothelial dysfunction in the pathogenesis of reperfusion injury after myocardial ischemia [J].FASEB J,1991,5:2029-34.
[7]Kubes P,Suzuki M,Granger DN.Nitric oxide:an endogenous modulator of leukocyte adhesion[J].Proc Natl Acad Sci USA,1991,88:4651-55.
[8]Moncada S,Palmer RMJ,Higgs EA.Nitric oxide:physiology,pathophysiology,and pharmacology[J].Pharmacol Rev,1991,43:109-42.
[9]Girerd XJ,Hirsch AT,Cooke JP,et al.L-arginine augments endothelium-depentent vasodilation in cholesterolfed rabbits[J].Circ Res,1990,67:1301-8.
[收稿：1999-12-16], http://www.100md.com