一氧化氮对离体心脏功能的影响
作者：王卫东陈宗荣 萧家思
单位：陈宗荣 萧家思 第三军医大学 (重庆 400038)；王卫东 重庆市新桥医院肿瘤科 (400037)
关键词：心脏；心脏功能试验；一氧化氮
一氧化氮对离体心脏功能的影响 摘 要 目的：初步探讨一氧化氮对心脏功能的作用及其可能机制。方法：本实验利用Langendorff离体工作心脏灌流装置及技术，观察了NO供体SIN-1、硝普钠灌流心脏后心功能及心肌某些生化指标的改变情况。结果：心脏功能多项指标明显下降，以LVSP，±dp/dtmax为甚。伴之心肌cGMP含量的升高及心肌细胞膜Na+-K+-ATP酶活性的下降。结论：一氧化氮通过调控心肌cGMP的合成及肌膜Na+-K+-ATP酶活性而影响心肌功能。
, http://www.100md.com Effects of nitric oxide on myocardial function in isolated working heart preparation
WANG Wei-Dong, CHEN Zong-Rong, XIAO Jia-Si
Third Military Medical College, Chongqing(400038)
Abstract AIM：To investigate the role of nitric oxide(NO) in cardiac function. METHOD：Changes of myocardial function and cyclic GMP，membrane Na+-K+-ATPase activity in myocardium were observed in isolated working heart preparation perfused with NO donor SIN-1, or sodium nitroprusside. RESULTS：It was found that, parallel with marked decrease in cardiac function parameters (esp left ventricular systolic pressure, ±dp/dtmax), an obvious elevation in cyclic GMP level was demonstrated with a declination of membrane Na+-K+-ATPase activity in myocardium. CONCLUSION：Nitric oxide might be involved in cardiac dysfunction by modulating cyclic GMP formation and Na+-K+-ATPase activity in myocardium.
, http://www.100md.com
MeSH Heart; Cardiac function tests; Nitric oxide
一氧化氮(nitric oxide,NO)是近年来发现的一种新的细胞信使，它广泛存在于生物体各组织器官，有多种功能，可参与机体诸多生理及病理过程，如宿主防御、神经传递及内毒素休克等[1]。研究发现，心衰患者体内NO合成增强，并且与心衰程度呈正相关[2]。为了明确NO对心功能的作用，本实验观察了NO供体SIN-1、硝普钠灌流心脏后心功能的改变情况，并对其机理作了初步探讨。
材料与方法
一、动物及分组：
采用Wistar雄性大鼠(220±20g)，由四川省中药研究所提供。分为五组：1.正常对照组(C)；2.SIN-1组(1μmol/L,S1组；10μmol/L,S2组)；3.硝普钠组(10mg/L,N1组；50mg/L,N2组)；4.SIN-1(10μmol/L)+HbO2(10μmol/L),SH组；5.HbO2(10μmol/L)，H组。
, http://www.100md.com
二、心脏灌流装置及技术：
采用本校生理教研室改制的Langendorff心脏灌流装置，使用结果证实其装置和技术都是成熟的[3]。灌流液为Krebs-Henseleit缓冲液。心功能指标包括：HR、CF、CO、LVSP、±dp/dtmax等，待顺灌15min心功能稳定后，向灌流液中加入SIN-1及硝普钠，记录心脏功能。
三、心肌cGMP含量的测定：
采用放免法，双抗体分离技术。cGMP-RIA Kit由上海中医药大学提供。
四、心肌细胞膜Na+-K+-ATP酶活性的测定：
参照Yazaki等[4]报道的方法稍加改动。Na+-K+-ATP酶为胞膜总ATP酶减去Mg2+-ATP酶的差值。
, http://www.100md.com
五、心肌NO-2含量的测定：
按照Griess法[10]，以亚硝酸钠作标准曲线。结果以均值±标准差(
±s)表示。采用单因素方差分析进行数据处理。
结 果
一、NO供体对心脏功能的影响：
SIN-1和硝普钠使HR、CO、LVSP、±dp/dtmax明显低于正常对照组，以LVSP、±dp/dtmax为甚。且大剂量SIN-1和硝普钠组的以上指标变化程度大于小剂量组。不同的是，1 μmol/L SIN-1和小剂量硝普钠分别使CF增大15%和11%，而10 μmol/L SIN-1和大剂量硝普钠则分别使CF下降10%和7%(表1)。SIN-1合用及单用HbO2时，各指标与对照组相比，无显著差异(表2)。
, 百拇医药
表1 NO供体对离体灌流心脏功能的作用
Tab 1 Changes in cardiac function of isolated working heart perfused with NO donors SIN-1 or nitroprusside(±s)
Parameters
Control(n=7)
S1 (n=11)
S2 (n=10)
, http://www.100md.com N1 (n=9)
N2 (n=11)
HR (beats/min)
235±12
216±16
204±11**
229±17
212±10*
CF (mL/min)
35.0±3.7
40.3±2.9*
31.5±2.4*
, http://www.100md.com
38.9±1.2*
32.5±2.2
CO (mL/min)
82.4±3.6
73.1±2.1**
47.2±3.2**
75.4±2.5**
52.3±3.7**
LVSP (kPa)
14.2±0.5
9.9±0.6**
8.4±0.8**
, 百拇医药
11.5±0.6**
8.8±1.0**
±dp/dtmax (kPa/s)
135±10
114±13**
80±14**
121±5*
96±11**
-dp/dtmax (kPa/s)
98±7
67±11**
40±7**
, 百拇医药
72±12**
59±10**
*P<0.05, **P<0.01, vs control;HR＝heart rate;CF＝coronary flow;CO＝cardiac output;LVSP＝left ventricular systolic pressure 表2 SIN-1合用HbO2及单用HbO2灌流心脏功能的变化
Tab 2 Alterations in cardiac function of isolated ejecting heart perfused with oxyhemoglobin or SIN-1 plus oxyhemoglobin(±s)
, 百拇医药
Parameters
Control(n=7)
S2 (n=10)
SH (n=9)
H (n=9)
HR(beats/min)
235±12
204±11**
234±17＃＃
225±19
CF(mL/min)
, http://www.100md.com 35.0±3.7
31.5±2.4*
35.5±2.2＃
37.1±3.2
CO(mL/min)
82.4±3.6
47.2±3.2**
81.4±2.5＃＃
83.3±3.7
LVSP(kPa)
14.2±0.5
, http://www.100md.com
8.4±0.8**
13.5±0.6＃＃
14.8±1.1
+dp/dtmax(kPa/s)
135±10
80±14**
135±5＃＃
141±13
-dp/dtmax(kPa/s)
98±7
40±7**
, 百拇医药
100±12＃＃
99±10
*P<0.05, **P<0.01, vs control；＃P<0.05, ＃＃P<0.01, vs S2
二、心肌cGMP含量及细胞膜Na+-K+-ATP酶活性的变化：
NO供体SIN-1和硝普钠致心肌cGMP含量显著高于正常对照组，心肌细胞膜Na+-K+-ATP酶活性明显低于对照组。且随SIN-1，浓度的增大，以上变化程度增强。合用及单用HbO2(10μmol/L)可以取消以上变化(表3)
表3 NO供体灌流心脏后心肌NO-2, cGMP含量及Na+-K+-ATP酶活性的变化
, 百拇医药
Tab 3 Changes in nitrite content\,cyclic GMP level and Na+-K+-ATPase activity
in myocardium of isolated working heart perfused with NO donors(±s)
Control (n=7)
S1(n=11)
S2(n=10)
N2(n=11)
, http://www.100md.com
SH(n=9)
H(n=9)
NO-2
2.65±0.33
3.36±0.42*
6.83±0.71**
5.11±0.32**
2.77±0.26**
2.62±0.21
(μmol/g Pro)
cGMP
, 百拇医药
4.77±0.35
6.29±0.48*
9.75±0.64**
6.58±0.41**
5.03±0.52**
4.89±0.49
(pmol/mg Pro)
Na+-K+-ATPase
9.41±0.73
7.22±0.33*
4.58±0.29**
, 百拇医药
7.71±0.29**
9.19±0.82**
9.93±0.55
(μmol·h·-1·g-1Pro)
*P<0.05, **P<0.01, vs control；＃P<0.05, ＃＃P<0.01, vs S2 讨 论
SIN-1和硝普钠作为NO供体，前者能自发氧化释放NO并产生超氧阴离子[5]，后者则是通过心肌细胞的代谢过程产生NO。本实验以SIN-1和硝普钠灌注离体心脏，发现心功能多项指标明显下降，以LVSP，±dp/dtmax为甚。在本实验中，尽管SIN-1产生的超氧阴离子对心肌也有一定的损伤，但两种NO供体对心脏功能有类似的作用，证明NO在心肌收缩和舒张功能下降中起重要作用。这正与文献报道的NO对游离心肌负性肌力作用相一致[6]。当SIN-1合用氧合血红蛋白时，心功能各指标与正常对照组相比无明显差异(P>0.05)。氧合血红蛋白是NO的有效灭活剂[7]。实验所用氧合血红蛋白携氧量仅为0.08 mL，这与灌流液中的氧含量相比是微不足道的。说明合用氧合血红蛋白对心功能的改善并非通过对心肌氧供的影响，而是通过灭活NO而起作用。在本实验中，NO对CF的作用较为复杂，表现为一定量的NO可使CF明显增加，但随NO剂量的增大，这种作用反而减弱，其机理尚待研究。
, 百拇医药
cGMP是心肌细胞内的第二信使，Na+-K+-ATP酶在维持心肌正常代谢及兴奋活动中起重要作用。本实验中，NO供体灌注心脏致心肌cGMP含量升高和Na+-K+-ATP酶活性下降。前者将激活依赖cGMP的分解cAMP的磷酸二酯酶，促进cGMP的水解，进一步抑制心肌钙内流[8]，影响心肌的舒缩功能。Na+-K+-ATP酶活性的下降，会使细胞膜两侧的离子失衡，导致心肌兴奋性增加，传导性及窦房结自律性下降等一系列电生理特性的改变[9]，这正与本实验中的心率下降相一致。
参考文献
1 Kuo PC, Schroeder RA. The emerging multifaced roles of nitric oxide. Ann Surg, 1995, 221:220.
, http://www.100md.com
2 Winlaw DS, Smyth GA, Keogh AM, et al. Nitric oxide production and heart failure. Lancet, 1995, 345:390.
3 李靖，萧家恩.小哺乳动物心脏顺行性灌流技术.第三军医大学学报，1990，12：424.
4 Yazaki Y, Jun F. Depressed Na+-K+ATPase activity in the failure rabbit heart. Jpn Heart J, 1992, 1:73.
5 Bohn H, Schonafinger K. Oxygen and oxidation promote the release of nitric oxide from sydnoninimes. J Cardiovasc Pharmacol, 1989, 14( supll 11):S6.
, http://www.100md.com
6 Brady AJB, Warren JB, Poole-Wilson PA, et al. Nitric oxide attenuates cardiac myocyte contraction. Am J Physiol, 1993, 265:h 176.
7 Doyle MP, Hockstra JW. Oxidation of nitrogen oxides by bound dioxygen in hemoprotein. J Inorg Biochem, 1981, 14:351.
8 林其谁.Ca2+与细胞代谢.生命的化学，1994，14：22.
9 李少如.心脏细胞起搏电流研究的新进展.生理科学，1988，8：142.
10 Ding AH, Nathan CF, Stuehr DJ. Release of reactive nitrogen intermediates and reactive oxygen intermediates from mouse peritoneal macrophages. J Immunol, 1988, 141:2407.
收稿日期：1997年4月3日
修稿日期：1997年7月7日, 百拇医药
单位：陈宗荣 萧家思 第三军医大学 (重庆 400038)；王卫东 重庆市新桥医院肿瘤科 (400037)
关键词：心脏；心脏功能试验；一氧化氮
一氧化氮对离体心脏功能的影响 摘 要 目的：初步探讨一氧化氮对心脏功能的作用及其可能机制。方法：本实验利用Langendorff离体工作心脏灌流装置及技术，观察了NO供体SIN-1、硝普钠灌流心脏后心功能及心肌某些生化指标的改变情况。结果：心脏功能多项指标明显下降，以LVSP，±dp/dtmax为甚。伴之心肌cGMP含量的升高及心肌细胞膜Na+-K+-ATP酶活性的下降。结论：一氧化氮通过调控心肌cGMP的合成及肌膜Na+-K+-ATP酶活性而影响心肌功能。
, http://www.100md.com Effects of nitric oxide on myocardial function in isolated working heart preparation
WANG Wei-Dong, CHEN Zong-Rong, XIAO Jia-Si
Third Military Medical College, Chongqing(400038)
Abstract AIM：To investigate the role of nitric oxide(NO) in cardiac function. METHOD：Changes of myocardial function and cyclic GMP，membrane Na+-K+-ATPase activity in myocardium were observed in isolated working heart preparation perfused with NO donor SIN-1, or sodium nitroprusside. RESULTS：It was found that, parallel with marked decrease in cardiac function parameters (esp left ventricular systolic pressure, ±dp/dtmax), an obvious elevation in cyclic GMP level was demonstrated with a declination of membrane Na+-K+-ATPase activity in myocardium. CONCLUSION：Nitric oxide might be involved in cardiac dysfunction by modulating cyclic GMP formation and Na+-K+-ATPase activity in myocardium.
, http://www.100md.com
MeSH Heart; Cardiac function tests; Nitric oxide
一氧化氮(nitric oxide,NO)是近年来发现的一种新的细胞信使，它广泛存在于生物体各组织器官，有多种功能，可参与机体诸多生理及病理过程，如宿主防御、神经传递及内毒素休克等[1]。研究发现，心衰患者体内NO合成增强，并且与心衰程度呈正相关[2]。为了明确NO对心功能的作用，本实验观察了NO供体SIN-1、硝普钠灌流心脏后心功能的改变情况，并对其机理作了初步探讨。
材料与方法
一、动物及分组：
采用Wistar雄性大鼠(220±20g)，由四川省中药研究所提供。分为五组：1.正常对照组(C)；2.SIN-1组(1μmol/L,S1组；10μmol/L,S2组)；3.硝普钠组(10mg/L,N1组；50mg/L,N2组)；4.SIN-1(10μmol/L)+HbO2(10μmol/L),SH组；5.HbO2(10μmol/L)，H组。
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二、心脏灌流装置及技术：
采用本校生理教研室改制的Langendorff心脏灌流装置，使用结果证实其装置和技术都是成熟的[3]。灌流液为Krebs-Henseleit缓冲液。心功能指标包括：HR、CF、CO、LVSP、±dp/dtmax等，待顺灌15min心功能稳定后，向灌流液中加入SIN-1及硝普钠，记录心脏功能。
三、心肌cGMP含量的测定：
采用放免法，双抗体分离技术。cGMP-RIA Kit由上海中医药大学提供。
四、心肌细胞膜Na+-K+-ATP酶活性的测定：
参照Yazaki等[4]报道的方法稍加改动。Na+-K+-ATP酶为胞膜总ATP酶减去Mg2+-ATP酶的差值。
, http://www.100md.com
五、心肌NO-2含量的测定：
按照Griess法[10]，以亚硝酸钠作标准曲线。结果以均值±标准差(
±s)表示。采用单因素方差分析进行数据处理。结 果
一、NO供体对心脏功能的影响：
SIN-1和硝普钠使HR、CO、LVSP、±dp/dtmax明显低于正常对照组，以LVSP、±dp/dtmax为甚。且大剂量SIN-1和硝普钠组的以上指标变化程度大于小剂量组。不同的是，1 μmol/L SIN-1和小剂量硝普钠分别使CF增大15%和11%，而10 μmol/L SIN-1和大剂量硝普钠则分别使CF下降10%和7%(表1)。SIN-1合用及单用HbO2时，各指标与对照组相比，无显著差异(表2)。
, 百拇医药
表1 NO供体对离体灌流心脏功能的作用
Tab 1 Changes in cardiac function of isolated working heart perfused with NO donors SIN-1 or nitroprusside(
±s)Parameters
Control(n=7)
S1 (n=11)
S2 (n=10)
, http://www.100md.com N1 (n=9)
N2 (n=11)
HR (beats/min)
235±12
216±16
204±11**
229±17
212±10*
CF (mL/min)
35.0±3.7
40.3±2.9*
31.5±2.4*
, http://www.100md.com
38.9±1.2*
32.5±2.2
CO (mL/min)
82.4±3.6
73.1±2.1**
47.2±3.2**
75.4±2.5**
52.3±3.7**
LVSP (kPa)
14.2±0.5
9.9±0.6**
8.4±0.8**
, 百拇医药
11.5±0.6**
8.8±1.0**
±dp/dtmax (kPa/s)
135±10
114±13**
80±14**
121±5*
96±11**
-dp/dtmax (kPa/s)
98±7
67±11**
40±7**
, 百拇医药
72±12**
59±10**
*P<0.05, **P<0.01, vs control;HR＝heart rate;CF＝coronary flow;CO＝cardiac output;LVSP＝left ventricular systolic pressure 表2 SIN-1合用HbO2及单用HbO2灌流心脏功能的变化
Tab 2 Alterations in cardiac function of isolated ejecting heart perfused with oxyhemoglobin or SIN-1 plus oxyhemoglobin(
±s), 百拇医药
Parameters
Control(n=7)
S2 (n=10)
SH (n=9)
H (n=9)
HR(beats/min)
235±12
204±11**
234±17＃＃
225±19
CF(mL/min)
, http://www.100md.com 35.0±3.7
31.5±2.4*
35.5±2.2＃
37.1±3.2
CO(mL/min)
82.4±3.6
47.2±3.2**
81.4±2.5＃＃
83.3±3.7
LVSP(kPa)
14.2±0.5
, http://www.100md.com
8.4±0.8**
13.5±0.6＃＃
14.8±1.1
+dp/dtmax(kPa/s)
135±10
80±14**
135±5＃＃
141±13
-dp/dtmax(kPa/s)
98±7
40±7**
, 百拇医药
100±12＃＃
99±10
*P<0.05, **P<0.01, vs control；＃P<0.05, ＃＃P<0.01, vs S2
二、心肌cGMP含量及细胞膜Na+-K+-ATP酶活性的变化：
NO供体SIN-1和硝普钠致心肌cGMP含量显著高于正常对照组，心肌细胞膜Na+-K+-ATP酶活性明显低于对照组。且随SIN-1，浓度的增大，以上变化程度增强。合用及单用HbO2(10μmol/L)可以取消以上变化(表3)
表3 NO供体灌流心脏后心肌NO-2, cGMP含量及Na+-K+-ATP酶活性的变化
, 百拇医药
Tab 3 Changes in nitrite content\,cyclic GMP level and Na+-K+-ATPase activity
in myocardium of isolated working heart perfused with NO donors(
±s)Control (n=7)
S1(n=11)
S2(n=10)
N2(n=11)
, http://www.100md.com
SH(n=9)
H(n=9)
NO-2
2.65±0.33
3.36±0.42*
6.83±0.71**
5.11±0.32**
2.77±0.26**
2.62±0.21
(μmol/g Pro)
cGMP
, 百拇医药
4.77±0.35
6.29±0.48*
9.75±0.64**
6.58±0.41**
5.03±0.52**
4.89±0.49
(pmol/mg Pro)
Na+-K+-ATPase
9.41±0.73
7.22±0.33*
4.58±0.29**
, 百拇医药
7.71±0.29**
9.19±0.82**
9.93±0.55
(μmol·h·-1·g-1Pro)
*P<0.05, **P<0.01, vs control；＃P<0.05, ＃＃P<0.01, vs S2 讨 论
SIN-1和硝普钠作为NO供体，前者能自发氧化释放NO并产生超氧阴离子[5]，后者则是通过心肌细胞的代谢过程产生NO。本实验以SIN-1和硝普钠灌注离体心脏，发现心功能多项指标明显下降，以LVSP，±dp/dtmax为甚。在本实验中，尽管SIN-1产生的超氧阴离子对心肌也有一定的损伤，但两种NO供体对心脏功能有类似的作用，证明NO在心肌收缩和舒张功能下降中起重要作用。这正与文献报道的NO对游离心肌负性肌力作用相一致[6]。当SIN-1合用氧合血红蛋白时，心功能各指标与正常对照组相比无明显差异(P>0.05)。氧合血红蛋白是NO的有效灭活剂[7]。实验所用氧合血红蛋白携氧量仅为0.08 mL，这与灌流液中的氧含量相比是微不足道的。说明合用氧合血红蛋白对心功能的改善并非通过对心肌氧供的影响，而是通过灭活NO而起作用。在本实验中，NO对CF的作用较为复杂，表现为一定量的NO可使CF明显增加，但随NO剂量的增大，这种作用反而减弱，其机理尚待研究。
, 百拇医药
cGMP是心肌细胞内的第二信使，Na+-K+-ATP酶在维持心肌正常代谢及兴奋活动中起重要作用。本实验中，NO供体灌注心脏致心肌cGMP含量升高和Na+-K+-ATP酶活性下降。前者将激活依赖cGMP的分解cAMP的磷酸二酯酶，促进cGMP的水解，进一步抑制心肌钙内流[8]，影响心肌的舒缩功能。Na+-K+-ATP酶活性的下降，会使细胞膜两侧的离子失衡，导致心肌兴奋性增加，传导性及窦房结自律性下降等一系列电生理特性的改变[9]，这正与本实验中的心率下降相一致。
参考文献
1 Kuo PC, Schroeder RA. The emerging multifaced roles of nitric oxide. Ann Surg, 1995, 221:220.
, http://www.100md.com
2 Winlaw DS, Smyth GA, Keogh AM, et al. Nitric oxide production and heart failure. Lancet, 1995, 345:390.
3 李靖，萧家恩.小哺乳动物心脏顺行性灌流技术.第三军医大学学报，1990，12：424.
4 Yazaki Y, Jun F. Depressed Na+-K+ATPase activity in the failure rabbit heart. Jpn Heart J, 1992, 1:73.
5 Bohn H, Schonafinger K. Oxygen and oxidation promote the release of nitric oxide from sydnoninimes. J Cardiovasc Pharmacol, 1989, 14( supll 11):S6.
, http://www.100md.com
6 Brady AJB, Warren JB, Poole-Wilson PA, et al. Nitric oxide attenuates cardiac myocyte contraction. Am J Physiol, 1993, 265:h 176.
7 Doyle MP, Hockstra JW. Oxidation of nitrogen oxides by bound dioxygen in hemoprotein. J Inorg Biochem, 1981, 14:351.
8 林其谁.Ca2+与细胞代谢.生命的化学，1994，14：22.
9 李少如.心脏细胞起搏电流研究的新进展.生理科学，1988，8：142.
10 Ding AH, Nathan CF, Stuehr DJ. Release of reactive nitrogen intermediates and reactive oxygen intermediates from mouse peritoneal macrophages. J Immunol, 1988, 141:2407.
收稿日期：1997年4月3日
修稿日期：1997年7月7日, 百拇医药