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背景: 自1986年,缺血预处理(ischemic preconditioning,IPC)的概念由Murry首次描述以来,人们对缺血预处理的器官保护机制进行了广泛而深入的研究。现在已经明确IPC广泛存在于包括人类及不同种属动物中,是迄今为止发现最有效抗缺血性损伤的内源性保护机制,研究更发现IPC抗缺血性损伤的保护现象广泛存在于脑、心、肺、肝脏、肾脏和骨骼肌等全身多器官。1993年Przyklenk等在动物实验中,先对犬冠脉左旋支施行短暂夹闭/去除夹闭,再对犬冠脉的另一分支:左前降支,施行长时间夹闭/去除夹闭,发现对左旋支施行预处理可明显增强左前降支所支配区域的心肌抗缺血再灌注性损伤能力。由于这种方式不同于经典的预处理,后来他们将其定义为同一器官内的远端预处理(remote but intra-cardiac ischemic preconditioning)。随后,大量、多种属动物模型实验证实:缺血预处理(ischemic preconditioning,IPC)及缺血后处理(ischemic postconditining,Post C)具有共同的保护作用机制,如:腺苷、缓激肽、阿片受体、ATP敏感钾通道等。自今据研究证明这两种心肌缺血处理都可提高心脏抵抗缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury,IRI)能力,具有明显的心脏保护作用。尽管IPC和PostC已被证实是目前所发现的可诱发最强内源性机制的心脏保护方法,但其临床应用方面却受到一定限制,如:IPC需要在缺血前给予预处理,而病人临床上的确切缺血发生时间是无法预测的;PostC则需要在病人缺血发生后给予心脏本身或机体其他器官有创性的间断缺血再灌注干预,而这种干预在某些临床条件下无法实现。近几年,随着研究的不断深入,远隔缺血预处理的研究已经从脑、肝、肾等重要脏器发展到骨骼肌这种相对次要并且操作简单、安全的组织。已有研究证实骨骼肌缺血预处理同样可以减少缺血心脏的心肌细胞凋亡,减轻心脏缺血再灌注损伤。 目的: 远隔脏器和组织,如:四肢、肾脏和肠系膜的重复短暂缺血再灌预处理同样可诱导有效的缺血心脏的心肌保护作用,这种现象称之为远端缺血预处理(Remote ischemic preconditioning,RIPC)。但是肢体远端缺血预处理应用于心脏移植以及阿片系统是否参与RIPC在心脏移植时的心肌保护作用研究较少。本研究旨在探讨,为今后心脏移植医学开发利用简单、安全、有效的心肌保护方法提供实验依据。 材料和方法: 健康成年新西兰大白兔,36只,雌雄不拘,体重2.5±0.5kg由广州医科大学动物实验中心提供。按随机数字表法分3组,每组6对。 1.1、受体肢体缺血预处理组: 供体正中开胸,全身肝素化后阻断主动脉,主动脉根部灌注改良Stanford液(4℃)15ml/kg60mmHg重力灌注(冰块降温),灌注完毕后取心置于4℃改良Stanford液中保存2h;受体全身肝素化后游离解剖出股动脉,血管阻断夹夹闭股动脉5min后开放1min,3个循环共计18min完毕后供心行改良Ono’s同种异位股动、静脉心脏移植术,移植时间严格控制在3±1min。 1.2、纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组: 供体摘取、保存供心步骤同前;受体接受5分钟静脉缓慢推注的纳洛酮1mg后行肢体缺血预处理及同种异位心脏移植。 1.3、对照组: 单纯供心摘取、保存2小时;行同种异位心脏移植术。 2.实验指标: 在不同时点测定心脏心肌酶指标,实验结束后取左心室标本测定心肌组织含水量、观察心肌细胞凋亡、心肌光镜及电镜下结构改变。 结果: 三组所有供心均能正常复跳。(1)心肌酶:移植前组间差异无统计学意义(p>0.05);复灌后30min、60min,90min三组均显著升高,90min时受体肢体缺血预处理组升高幅度显著低于纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组及对照组,组间差异有统计学意义(p<0.01);纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组升高幅度低于对照组,两组间差异无统计学意义(p>0.05);(2)心肌组织含水量:受体肢体缺血预处理组(75.2±1.5％)明显低于纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组(79.6±0.9%)及对照组(81.2±1.3%),组间差异有统计学意义(p<0.01);纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组(79.6±0.9%)心肌含水量略低于对照组(81.2±1.3%),差异无统计学意义(p>0.05);(3)光镜下观察:受体肢体缺血预处理组:心肌细胞排列规则有序,心肌纤维间隙正常,结构清楚,细胞核呈蓝色,大小形态基本正常,胞浆淡红形态饱满,肌纤维丰富,着色良好;纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组:心肌细胞稍肥大,横纹结构尚存在,心肌间质水肿,纤维间隙扩大,心肌细胞变性伴不同程度的心肌坏死,表现为个别细胞核溶解消失,部分细胞核固缩,胞浆溶解消失,肌原纤维淡染消失,肌间可见少量充血;对照组:心肌细胞排列紊乱呈多灶性溶解,心肌细胞变性、坏死,相邻细胞间隙增大,排列紊乱,部分细胞核固缩,个别溶解消失,胞浆溶解呈空泡气球样变或网状,细胞界限模糊,可见心肌细胞断裂;(4)电镜下观察:受体肢体缺血预处理组:心肌细胞核呈梭形、长杆状、椭圆形,核膜清晰,常染色体呈细颗粒状,异染色体分布在核膜内侧,肌纤维排列有序,闰盘、Z带清晰可见,肌原纤维间有杆状线粒体,有丰富糖原颗粒。线粒体均匀排列,见清晰的线粒体嵴和膜,两侧肌浆网可见L小管;纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组:细胞核椭圆形、不规则形,核膜清晰,肌纤维排列正常,闰盘、Z带欠清晰,线粒体轻度肿胀,部分嵴溶解,糖原颗粒减少;对照组:细胞核椭圆形、不规则形,程度较核膜清晰,肌纤维排列正常,闰盘、Z带欠清晰,线粒体轻度肿胀,部分嵴溶解,糖原颗粒减少,总体程度较纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组重。(5)心肌细胞的凋亡指数:TUNEL法检测心肌细胞的凋亡,镜下观察、凋亡指数比较。受体肢体缺血预处理组:见少量细胞核染成棕褐色凋亡细胞,纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组及对照组:见较多细胞核染成棕褐色凋亡细。胞凋亡指数:受体肢体缺血预处理组(6.1±1.1%)低于纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组(19.0±1.3%)及对照组(22.2±0.8%),组间差异有统计学意义(p<0.01)。纳洛酮处理+受体肢体缺血预处理组(19.0±1.3%)稍低于对照组(22.2±0.8%),差异无统计学意义(p>0.05)。 结论: (1)受体远端缺血预处理在心脏移植中对早期心肌保护效果明确,可有效减轻供心IRI,临床上可操作性强,将来可应用于同种异体原位心脏移植术;(2)进一步阐明了受体行RIPC的心脏移植中阿片系统是参与早期心肌保护重要机制之一;(3)改良Stanford液心肌保存效果可靠,改良Ono氏模型行同种异位心脏移植建立的非工作心脏复率、复律、复力均满意。