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编号:10271375
非创伤缺血预处理对大鼠缺血再灌注心肌的作用
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第3期
     作者:卢彦珍* 董传仁 张友云** 郑汉巧 涂淑珍 欧阳静萍

    单位:湖北医科大学病理生理学教研室 (武汉 430071)

    关键词:大鼠;心肌;再灌注损伤

    非创伤缺血预处理对大鼠缺血再灌注心肌的作用 摘 要 目的:确定非创伤性缺血预处理对大鼠缺血/再灌注(I/R)心肌损伤是否具有对抗作用,以扩展缺血预处理的实际应用。方法:采用非创伤性下肢缺血预处理及经典缺血预处理的动物模型,比较两种处理方法对I/R心肌损伤的效应。实验动物分4组:正常对照组(NC,n=8),开胸旷置50 min;缺血/再灌注组(I/R,n=12),结扎冠脉30 min,再灌注20、180 min;经典缺血预处理组(C-IPC,n=12),按经典Murry法复制;非创伤性下肢缺血预处理组(N-WIPC,n=12),捆绑双下肢5 min,松开5 min,反复4次后,阻断冠脉30 min,再灌20、180 min。以左室功能,心肌梗塞范围,血清肌酸激酶(CK)及心肌组织丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性为观察指标。结果:与I/R组相比,N-WIPC组与C-IPC组均显著缩小I/R后的心肌梗塞范围(P<0.01);明显恢复I/R后的左室功能(P<0.05,0.01);减轻自由基对心肌的损害:血清CK,心肌MDA含量显著降低(P<0.01)。N-WIPC组还使心肌SOD活性增高(P<0.05)。结论:非创伤性下肢缺血预处理与经典缺血预处理可诱发同等强度的心肌预处理效应。
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    Effects of non-wounded ischemic preconditioning on myocardium ischemic reperfusion injury in rats

    LU Yan-Zhen,DONG Chuan-Ren,ZHANG You-Yun,ZHENG Han-QIAO, TU Shu-Zhen, OUYANG Jing-Ping

    Department of Pathophysiology,Hubei Medical University, Wuhan(430071)

    Department of Pathophysiology,Changzhi Medical College, Changzhi(046000)

    Abstract AIM:To determine whether the non-wounded legs repeated-brief ischemic preconditioning has protective effects to extend the further application of IPC.METHODS:Two animal models which were the non-wounded legs repeated-brief ischemic preconditioning and the classical ischemic preconditioning,were produced to be compared with their protective effects on myocardial ischemic-reperfusion injury.Rats were divided into four groups:normal control group (NC,n=8),ischemic-reperfusion group (I/R,n=12), calssical ischemic preconditioning(C-IPC,n=12), and non-wounded legs ischemic preconditioning group(N-WIPC,n=12).Changes in left ventricular functions,myocardial infarct size,creatine kinase(CK) in serum and MDA,SOD of myocardium were investigated. RESULTS:Compared with I/R group, non-wounded legs ischemic preconditioning and classical ischemic preconditioning could: (1)Reduce the myocardial infarct size(P<0.01);(2)Improve the left ventricular function;(3)Decrease the content of MDA of myocardium and CK in serum(P<0.01).Besides, the activity of SOD of myocardium increased in non-wounded legs ischemic preconditioning group. CONCLUSION:Non-wounded legs ischemic preconditioning has protective effects on the I/R myocardium approximating to classical ischemic preconditioning.
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    MeSH Rats; Myocardium;Reperfusion injury

    由Murry等发现并经许多学者所证实的缺血预处理(ischemic preconditioning,IPC)具有缩小心肌梗塞范围,改善受损的亚细胞结构,恢复心肌功能[1,2]等作用而引人注目。但经典缺血预处理方法是开胸通过数次短暂的心肌缺血诱发IPC效应,从而限制了其临床应用。鉴于经典预处理方法的基本原理是心脏反复短暂缺血所致的缺氧,同时考虑到远隔器官的缺血缺氧也可模拟心脏的IPC效应[3]及区域性IPC能产生全心肌保护作用[4],于是作者拟以“捆绑法”复制大鼠双下肢反复短暂缺血预处理的动物模 型,通过与经典缺血预处理比较,探讨其是否能显示IPC效应,旨在为IPC的临床应用提供实验资料。

    材料与方法

, 百拇医药     一、动物模型:

    取体重250±30 g雄性SD大鼠,以20%乌拉坦(lg.kg-1ip)麻醉后固定于鼠台,分离两侧颈总动脉,备插心导管及采血用。分离气管,行气管插管,连接微型动物呼吸机行人工呼吸。将针形电极插入四肢皮下,连接心电图机,记录标准Ⅱ导联心电图。经左侧第四肋间开胸,剪开心包,暴露心脏及左室表面血管,以肺动脉圆锥及左心耳交界处的右冠状静脉为标志,用3/8 Cr3×6不锈钢圆针,3-0丝线穿过左冠状动脉前降支距左心耳下缘2 mm处,穿线后稳定15 min,取心电图正常者随机分4组,(1)正常对照组(normal controlgroup,NC),n=8,不结扎观察50 min;

    (2)缺血再灌组(ischemia-reperfusion group,I/R)n=12,以0.8 cm×0.3 cm乳胶橡胶片垫底,活结结扎冠脉30 min,再灌注20、180 min。冠脉断流及再通成功与否依心电图Ⅱ导联ST段抬高及恢复为准;(3)经典缺血预处理组(classical ischemic preconditioning group,C-IPC),n=12,按经典Murry法[5]复制,即结扎左冠脉前降支5 min,再灌注5 min,反复4次后,同I/R组一样处理;(4)非创伤性下肢缺血预处理组(non-wounded legs ischemic preconditioning group,N-WIPC),n=12,将大鼠固定于鼠台前,以止血带捆绑双下肢阻断血流5 min,松开5 min反复4次,每次捆绑以观双下肢变紫,捆绑下方腹沟处摸不到动脉跳动为准。以后处理同I/R组。
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    二、观察指标:

    (1)心肌梗塞面积(infarct size, IS):各组4只动物(除NC组)于再灌注180 min后,将左冠脉前降支原位重新结扎,从舌静脉注入0.05%伊文氏兰,待缺血区显示清晰后(未兰染),立即摘除心脏,冰冷生理盐水冲洗后留左室,-20℃左右冷冻10 min,作垂直于左室长轴连续环切,每片厚约2~3 mm,以TTC法染色,用IBAS全自动处理系统计算各部面积。以各片缺血区面积之和占各片左室壁面积之和的百分比作为缺血区范围(ischemic zone,IZ);以各片坏死区面积之和与各片左室壁面积之和的百分比作为坏死区范围(necrosing zone NZ);以NZ占IZ的百分比反映IS。

    (2)左室功能测定:于再灌注20 min从大鼠右颈总动脉插入PE-50软质塑料导管,在ST-42型多导生理记录仪屏幕观察下进入左心室。同时,经压力换能器将左室压力信号输入生理记录仪,稳定5 min后,同步记录心电图Ⅱ导,左室内压(LVSP)、左室内压上升及下降最大速率(±dp/dt max),取5个记录波形的平均值。
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    (3)生化指标测定:血清CK (creatine kinase)测定:各组于再灌20 min后,取血液2 mL,待稍凝固后,以2 000×g离心10 min,分离血清,用Abbott VP自动生化分析仪及配套试剂测定血清CK。心肌组织MDA,SOD测定:取左室心肌组织0.4 g,加入磷酸盐缓冲液4 mL,制备10%组织匀浆,离心后取上清,按Ohkawa法[6]测定MDA含量,按Misra法[7]测定SOD活性。

    三、统计分析:所有数据均以x-72.gif (98 bytes)±s表示,组间差异用方差分析并作样本均数两两比较的q检验。

    结果

    1.心肌IS变化:实验结果如表1示:I/R,C-IPC,N-WIPC组缺血区范围无显著差异(P>0.05),而心肌梗塞范围C-IPC,N-WIPC组明显小于I/R组(P<0.01),N-WIPC组与C-IPC组无明显差异(P>0.05)。
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    表1 各组间左心室心肌梗塞范围的变化

    Tab 1 Changes of left ventricular infarct size(x-73.gif (98 bytes)±s,n=4)

    IZ(% of LV)

    NZ(% of LV)

    IS(% of NZ/IZ)

    I/R

    46.30±2.36

    34.00±1.79
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    73.73±1.93

    C-IPC

    44.74±3.79

    22.64±2.70**

    51.06±9.03**

    N-WIPC

    43.47±1.16

    23.43±1.40**

    53.93±3.45**

    **P<0.01,vs I/R
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    2.左室功能变化:如图1所示:I/R组LVSP,±dp/dt max均显著较NC组低,提示缺血30 min,再灌注20 min后左室舒缩功能严重受损。与I/R组相比,C-IPC,N-WIPC组左室舒缩功能明显改善(P<0.05,0.01),并且N-WIPC组左室舒张功能恢复更为明显(P<0.01,vs I/R)。57a.gif (10837 bytes)57b.gif (8087 bytes)

    Fig 1 Comparison of the left ventricular functions(x-74.gif (98 bytes)±s,n=8) △△P<0.01 vs NC;*P<0.05,**P<0.01 vs I/R
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    图1 各组间左室功能变化比较

    3.血清CK,心肌MDA、SOD变化:如表2所示,I/R组血清CK,心肌MDA含量明显高于NC组(P<0.01),而心肌SOD活性明显低于NC组(P<0.01),提示I/R组心肌损伤严重。C-IPC,N-WIPC组与I/R组比,血清CK,心肌MDA含量明显低下(P<0.01),但未达到正常水平。N-WIPC组心肌SOD活性高于I/R组(P<0.05),血清CK,心肌MDA含量低于C-IPC组(P<0.01)。

    讨论

    IPC对心肌有明显的保护作用,此现象广泛存在于鼠、兔、狗、猪等哺乳动物和人。目前认为IPC效应比已知任何药物疗法都更能有效地抗心肌缺血再灌注损伤,这也已在多种动物的整体和离体心脏实验中获得证实。本实验C-IPC组动物经4次5 min缺血预处理后,心肌梗塞范围明显缩小(P<0.01 vs I/R组),血清CK,心肌MDA显著降低,提示在再灌注期间心肌脂质过氧化反应减弱,心肌损伤减轻。同时,左心室LVSP,±dp/dt max在再灌注20 min较I/R组明显升高(P<0.05,P<0.01),表明左室舒缩功能也明显改善。这些变化与文献报道结果一致。尽管经典IPC法能产生强效保护效应,但这一方法本身是创伤性的,这就不仅在伦理学上难以为人接受,而且具有多种潜在危险性。所以寻找一种对机体损伤小、伦理上能为人们接受的方法,将是IPC临床应用的突破点。本实验所采用的非创伤性下肢缺血预处理法,从心肌梗塞范围、左室舒缩功能、血清CK,心肌MDA,SOD指标上说明,可起到与经典IPC具有同等强度的预处理效应,据此认为,这一非创伤性预处理方法,有利于扩展IPC的临床应用。分析非创伤性下肢缺血预处理介导心肌保护的环节可能为:(1)双下肢缺血再灌过程中,可以产生少量的氧自由基。少量氧自由基在介导预处理过程中起着重要作用[8]。(2)阻断双下肢血流,继之恢复,血液可短暂淤滞在扩张的双下肢血管床,使回心血量减少,刺激交感—肾上腺髓质系统轻度兴奋,儿茶酚胺释放增加。儿茶酚胺类神经递质的释放和肾上腺素受体的兴奋可诱导出预处理效应[9]。通过儿茶酚胺类和/或氧自由基的介导使心肌内源性保护物质释放或增加而显示保护作用。确切机理有待进一步研究。
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    表2 各组间血清CK,心肌MDA,SOD的变化

    Tab 2 Change of the activities of CK in serum and SOD in myocardium and the MDA content in myocardium(x-75.gif (98 bytes)±s,n=8)

    CK(U/L)

    MDA(μmol/L)

    SOD(×103U/L)

    NC

    616.75±165.08
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    17.05±1.51

    277.32±12.38

    I/R

    3914.75±666.53△△

    54.47±7.23△△

    190.56±19.42△△

    C-IPC

    2652.25±460.98**

    33.34±4.09**

    204.69±23.70
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    N-WPIC

    1208.38±216.02**##

    23.42±4.91**##

    220.87±24.68*

    △△P<0.01,vs NC; *P<0.05,**P<0.01,vs I/R; ##P<0.01,vs C-IPC

    *长治医学院病理生理学教研室(长治 046000)

    **湖北医科大学人体解剖学教研室

    参考文献

    1 Liu Y,Downey JM. Ischemic preconditioning protects against infarction in rat heart.Am J Physiol,1992 ,263: H1107.
, http://www.100md.com
    2 Cave C, Collis CS,Downey JM, et al.Improved functional recovery by ischemic preconditioning is not mediated by adenosine in the globally ischemic isolated rat heart. Cardiovasc Res,1993, 27 :663.

    3 刘小青,魏经汉.犬肢体缺血预处理对心肌的影响.中国循环杂志,1996,11:557.

    4 Przyklenk K, Bauer B,Ovize M,et al.Regional ischemic preconditioning protects remote virgin myocardium from subsequent sustained coronary occlusion.Circulation,1993,87:893.
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    5 Murry CE, Jennings RB,Reimer KA.Preconditioning with ischemic:A delay of lethal cell injury is ischemic myocardium.Circulation,1986, 74: 1124.

    6 Ohkawa H,Ohishi N, Yagi K. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thioharbituric acid reaction.Anal Biochem,1979, 95 :351.

    7 Misra HP.Superoxide dismutase: A photochemical augmentation assay.Arch Biochem Biophys,1977, 181: 308.

    8 Ambrosio G, Tritto I,Chaiariello M.The role of oxygen free radical in preconditioning.J Mol Cell Cardiol,1995,27: 1035.

    9 Hale SL, Kloner RA.Protection of myocardium by transient preischemic administration of phenylephin in the rabbit.Coron Artery Dis,1994, 5: 605.

    1998年4月15日收稿,1998年11月11日修回, 百拇医药