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背景:
缺血预处理是目前公认的最强的内源性心肌保护措施,但其确切机制尚未清楚,在临床应用中亦存在诸多不便,且会造成新的损伤。人们在缺血预处理研究基础之上,尝试利用药物模拟这种内源性抗损伤能力,从而达到心肌保护效果,称为药物预处理。药物预处理已经成为心肌保护研究的热点,研究表明许多药物如腺苷、一氧化氮、缓激肽、吗啡和去甲肾上腺素以及ATP敏感钾通道(KATP)开放剂等均可以模拟缺血预处理产生心脏保护作用。缺血预处理的作用机制非常复杂,激活缺血预处理机制涉及很多触发因子,每个触发因子对激活缺血预处理机制起协同叠加作用,然而当它们在大量释放时对细胞却又有害。模拟单个因子的药物预处理难以控制其有效剂量与中毒剂量,在临床药物预处理的研究中重复性差,如腺苷和去甲肾上腺素单独应用都可以成功诱导预处理效应,但腺苷会引起血压剧烈下降,心率减慢;去甲肾上腺素会引起血压剧烈升高,心率增快。目前的药物预处理研究仍局限于模拟单个触发因子的缺血预处理样心肌保护作用。我们设想,联合使用多个药物模拟缺血预处理的心肌保护作用,与单个药物相比,因联合药物间的叠加作用,可能会降低副作用的发生,药物安全有效剂量范围也可能大为扩展。对其机制的研究涉及一氧化氮(No)、活性氧簇(ROS)、KATP通道、G蛋白藕联受体、蛋白激酶C、蛋白酪氨酸激酶、丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)等多种物质及信号转导通路。
目的:
本实验采用在体大鼠心脏缺血再灌注模型,内容共分两部分:第一部分初步研究联合应用腺苷、去甲肾上腺素、缓激肽模拟缺血预处理的心肌保护作用。初步研究联合药物预处理扩展药物安全剂量范围,提高药物安全性。第二部分观察JNK/MAPK在腺苷、去甲肾上腺素、缓激肽预处理后缺血再灌注心肌的表达及作用,进一步探讨JNK/MAPK在联合药物预处理保护中的作用及机制。
实验方法:
第一部分初步研究联合应用腺苷、去甲肾上腺素、缓激肽模拟缺血预处理的心肌保护作用。
SD大鼠54只,随机分为9组,每组6只。
(1)A:缺血再灌注组(空白对照组)
(2)B:缺血预处理组(阳性对照组)
(3)C:腺苷组
(4)D:去甲肾上腺素组
(5)E:缓激肽组
(6) F1:腺苷+去甲肾上腺素组
(7)F2:腺苷+缓激肽组
(8) F3:缓激肽+去甲肾上腺素组
(9)G:腺苷+缓激肽+去甲肾上腺素组
建立在体大鼠缺血再灌注损伤模型,各处理组先分别行缺血或药物预处理,间隔10min后结扎冠状动脉左前降支缺血30min、再灌注120min。由生理多导连续观察血流动力学指标,给药前、缺血前、缺血10min、缺血30min、再灌注后30min、60min、120min时心率(HR)、左室收缩压(LVSP)、左室舒张末压(IVEDP)、左心室收缩压最大上升速率(+dp/dt max)、左心室舒张压最大下降速率(—dp/dt max),经右心房采血,分离血清后检测肌钙蛋白T(cTnT)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)。
第二部分观察JNK/MAPK在联合药物预处理后缺血再灌注心肌的表达及作用
根据第一部分的实验分组,各组在再灌注末剪下左心室心尖部心肌组织,一部分作石蜡切片,免疫组织化学检测PKC;一部分立即置于液氮中冷冻保存,Western—blotting半定量分析MKK4、JNK3、c—Jun的活性变化;RT—PCR法观察MKK4、JNK3、c—Jun mRNA的含量变化。
结果:
第一部分:
1、血流动力学指标
HR在缺血10min—30min时达到高峰,再复灌后逐渐减慢到给药前水平,甚至更低。各组在给药前HR无统计学差异(P>0.05);缺血前D去甲肾上腺素组HR偏慢;缺血10min—30min各组HR无统计学差异(P>0.05);再灌注30min—60min各组HR无统计学差异(P>0.05);再灌注120min F1腺苷+去甲肾上腺素组和G腺苷+缓激肽+去甲肾上腺素组较A缺血再灌注组偏快(P<0.05),有统计学差异。
LVSP在缺血10min—30min时逐渐走低,在复灌30min后逐渐缓慢上升,但远低于给药前水平。各组在给药前LVSP无统计学差异(P>0.05);缺血前D去甲肾上腺素组LVSP偏高;缺血10min—30min各组LVSP无统计学差异(P>0.05);再灌注30min—60min各组LVSP无统计学差异(P>0.05);再灌注120min F1腺苷+去甲肾上腺素组和G腺苷+缓激肽+去甲肾上腺素组较A缺血再灌注组和B缺血预处理组LVSP偏高(P<0.05),有统计学差异。
LVEDP在缺血10min—30min时明显上升,在复灌30min—60min达到高峰后缓慢下降或保持水平,但远高于给药前水平。各组在给药前和缺血前LVEDP无统计学差异(P>0.05);缺血10min—30min各组LVEDP无统计学差异(P>0.05);再灌注30min—60min各组LVEDP无统计学差异(P>0.05);再灌注120min F1腺苷+去甲肾上腺素组、F2腺苷+缓激肽组和G腺苷+缓激肽+去甲肾上腺素组较A缺血再灌注组和B缺血预处理组LVEDP偏低(P<0.05),有统计学差异。±dp/dt max在缺血10min—30min时明显上升,然后显著下降。各组在给药前和缺血前无统计学差异(P>0.05);缺血10min—30min,F1腺苷+去甲肾上腺素组和G腺苷+缓激肽+去甲肾上腺素组较A缺血再灌注组和B缺血预处理组±dp/dt max偏高,但无统计学差异(P>0.05);再灌注30min—60min各组+dp/dt max无统计学差异(P>0.05);再灌注120min所有组均较A缺血再灌注组±dp/dt max偏高(P<0.05),有统计学差异,F1腺苷+去甲肾上腺素组和G腺苷+缓激肽+去甲肾上腺素组较B缺血预处理组±dp/dt max偏高(P<0.05),有统计学差异。
全组除D去甲肾上腺素组6只动物有5只实验中出现心室纤颤在实验中死亡,余动物在实验结束前存活。
2、血清酶学指标
缺血预处理组及联合药物预处理组SOD值均高于空白对照组(P<0.05),cTnT、MDA值均低于空白对照组(P<0.05);药物预处理组cTnT值均低于缺血预处理组,SOD值均高于缺血预处理组(P<0.05)。腺苷联合其他药物F1、F2、G组的cTnT、MDA值含量较C腺营组含量低(P<0.05),差异有统计学意义。D去甲肾上腺素组造成实验动物大量死亡,F1、G组的cTnT、MDA含量较D组含量低,SOD值均高于D组。联合药物G组cTnT、MDA含量较E缓激肽组含量低(P<0.05),差异有统计学意义。
第二部分:
心肌组织PKC含量比较可见缺血预处理组及联合药物预处理组均高于空白对照组(P<0.05),差异有统计学意义;C、E组的PKC值均高于B组(P<0.05),差异有统计学意义。
Western—blotting检测见缺血预处理组及联合药物预处理组MMK4、JNK3、C—jun、NF—κB低于空白对照组(P<0.05),差异有统计学意义。两在组间比较中,联合腺苷+缓激肽+去甲肾上腺素3种药物组,MMK4、JNK3、C—jun、NF—κB较低。RT—PCR法观察MKK4、JNK3、c—Jun、NF—κB mRNA的含量变化也有同样表现。
光镜观察发现,缺血再灌注后即出现心肌损伤性病变,表现为心肌横纹模糊,细胞肿胀和间质水肿,见点片状溶解灶。药物预处理及缺血预处理后,病变有所转归,主要表现为部分细胞肿胀和横纹模糊。
结论:
1.腺苷、缓激肽、去甲肾上腺素联合药物预处理可以模拟缺血预处理的心肌保护作用。
2.联合药物预处理能够扩展药物安全有效保护剂量范围,提高药物安全性。
3.联合药物预处理比单药有更好的心肌保护作用。
4.本研究应用Western—blot,RT—PCR法进行检测,研究证实,JNK/MAPKM信号和NF—κB通路在药物预处理中的作用和机制为促进生长阻滞和凋亡。