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研究背景:心肌缺血一定时间后再灌注,可加剧缺血心肌损伤,这一现象称为缺血再灌注损伤。缺血再灌注损伤的机制十分复杂,涉及多种学说,其中氧化应激学说是目前研究的重点。
氧化应激主要由于机体ROS堆积过多造成的。ROS的种类很多,其中醛类物质如丙二醛(MDA)和4-羟基壬烯酸(HNE)是毒性很强的一类ROS。毒性醛可最终导致细胞结构和功能的改变,其中4-HNE可使蛋白功能钝化。
醛脱氢酶(ALDH)是一组NAD(P)+依赖性酶,是清除机体内毒性醛类物质的主要酶类,其中以ALDH2的活性最强,在对抗活性氧ROS,清除体内醛类物质中起主要作用。因此ALDH2的抗氧化损伤作用引人注目。上调ALDH2酶活性则可显著减轻心肌缺血再灌注损伤。二硫醇类物质如二氢硫辛酸可以增加ALDH2活性。硫辛酸可增加ALDH2活性,减轻和延缓硝酸甘油耐受。基于ALDH2清除毒性醛的作用,我们推测硫辛酸抗可通过上调ALDH2活性发挥抗心肌缺血-再灌注损伤作用。本实验将探讨硫辛酸心脏保护作用与ALDH2的关系及机制。
方法:术前给予戊巴比妥钠40mg/kg腹腔注射麻醉大鼠,停灌前25min或者10min给药,停灌40min,再灌注30min。实验分为control组、缺血-再灌注损伤组、缺血-再灌注+硫辛酸低、高剂量组以及缺血-再灌注+ALDH2特异性抑制剂Daidzin组、缺血-再灌注+硫辛酸高剂量+Daidzin组、溶媒对照组。比色法检测冠脉流出液肌酸激酶(CK)、心肌组织乙醛脱氢酶2活性、Caspase-3活性、MDA含量;酶联免疫吸附法(ELISA)检测心肌组织4-HNE水平。
H9c2心肌细胞于5%CO2、95%N2、低氧培基中缺氧24h,然后改为5%CO2、95%空气、常氧培基中复氧12h,缺氧72h。实验分为常氧组、缺氧-复氧组、缺氧-复氧+硫辛酸低(2×10-5M)、高剂量(1×10-4M)组、缺氧-复氧+硫辛酸剂量+氨基氰(3×10-4M)组、缺氧-复氧+硫辛酸剂量+Daidzin(1×104M)组、缺氧-复氧+硫辛酸高剂量+εV1.2(1×10-6M)组及溶媒(DMSO)对照组。药物均于缺氧72h前给予。MTT、Hoechst染色检测心肌细胞凋亡;荧光酶标仪检测细胞内活性氧水平、比色法检测心肌细胞中ALDH2活性、MDA水平、Caspase-3活性;酶联免疫吸附法(ELISA)检测心肌细胞4-HNE水平。
结果:与control组比较,缺血-再灌注处理可导致心功能急剧降低,伴CK活性增加,心肌细胞坏死、凋亡明显增加,心肌组织中MDA、4-HNE水平显著升高。硫辛酸预处理可显著对抗缺血-再灌注对心肌造成的损伤。Daidzin可以抑制硫辛酸的心肌保护作用。与常氧组比较,缺氧-复氧组细胞凋亡显著增加、caspase-3活性以及活性氧、MDA、4-HNE水平均显著升高,硫辛酸(高剂量)预处理能显著减少细胞凋亡、增强ALDH2活性、降低心肌细胞中毒性醛类物质的累积。氨基氰、Daidzin以及εV1-2可以抑制硫辛酸对心肌细胞的保护作用。
结论:硫辛酸可通过上调ALDH2活性发挥抗心肌缺血.再灌注损伤作用,其对ALDH2的调节作用涉及PKC-ε信号途径。