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研究背景: 炎症反应与心肌缺血/再灌注损伤(myocardialischemia/reperfusion,MI/R)密切相关,是再灌注损伤的重要机制之一。中性粒细胞(PMN)与血管内皮细胞(EC)的相互黏附和作用,进而引起PMN在病灶中浸润,是引起MI/R炎症反应的起始环节,也是MI/R损伤发生的前提条件。因此,在心肌再灌注时如果能够抑制PMN与EC黏附将能减轻中性粒细胞局部浸润引起的心脏损伤。 近年发现,在临床重症患者中强化胰岛素治疗能够保护血管内皮细胞,从而显著降低患者的死亡率,但其机制尚不明确。我们及其他实验室均发现,胰岛素能抑制促炎因子的表达,如核因子-κB(NF-κB)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等,发挥抗炎作用。同时,大量证据已提示胰岛素能保护MI/R心脏,并且抗心肌细胞和冠状动脉内皮细胞凋亡可能是其作用机制之一。那么,胰岛素是否能够通过发挥抗中性粒细胞与血管内皮细胞黏附,减轻炎性损伤来保护MI/R受损心脏,仍未有相关报道。 研究目的: 检测胰岛素是否能够抑制心肌缺血/再灌注中性粒细胞与血管内皮细胞间的黏附,并进而抑制缺血/再灌注心脏的受损。 实验方法: (1)PMN的分离和标记兔麻醉后,在进行MI/R之前,从颈动脉抽血20ml,抗凝处理,用6%右旋糖酐沉淀红细胞和中性粒细胞,吸取沉淀层表面的白膜层后再用低渗液裂解残留红细胞,而后加在淋巴细胞分离液表面进行密度分离,得到底层的中性粒细胞。调整细胞浓度,用荧光染色剂PKH26进行染色,血浆终止反应,清洗备用。 (2)常规制备兔MI/R(45min/4h)模型,心肌缺血45min后松开套管使缺血心肌再灌注4h。缺血15min后开始药物治疗(2ml·kg-1·h-1),将兔随机分为以下4组:(1)假手术组(Sham);(2)对照组(Vehicle)(0.9%NaCl);(3)GIK组(葡萄糖250g/L、胰岛素60U/L及氯化钾80mmol/L);(4)GK组(葡萄糖250g/L、氯化钾80mmol/L)。 (3)MI/R过程中多道生理记录仪观测血流动力学的变化(MAP,HR,LVSP,LVEDP,±LVdp/dt);采用特异性试剂盒多时间点检测血浆中CK的水平;再灌注4h后取心脏测定心肌梗死面积,利用Evansblue-TTC染色,采用数码照相-计算机面积测定法(软件:SigmaScan);并利用特异性试剂盒检测髓过氧化物酶(MPO)的活性;免疫组化染色观察在再灌注20min心脏血管内皮细胞表面粘附分子P选择素(P-selectin)和24h细胞间黏附分子1(ICAM-1)的表达情况; (4)在再灌注4h后分离冠状动脉,与荧光标记的中性粒细胞共育20min,荧光显微镜下观察黏附到冠状动脉内皮表面的中性粒细胞数。 实验结果: 1.胰岛素减轻心脏缺血/再灌注损伤、改善心功能 再灌注时给予GIK能减轻兔MI/R的损伤,与生理盐水组相比较,心脏的梗死面积出现明显减少(35.7±2.7%vs.对照组48.6±3.2%,P<0.01,n=10),并能显著降低CK活性的升高水平,以及有效改善心脏功能,表现为GIK组+LVdP/dtmax和?LVdP/dtmax分别较生理盐水对照组增加50.0%(P<0.01)和59.5%(P<0.01)。而在去除GIK中的胰岛素后,GK未见显著的心脏功能改善和损伤减轻。由此表明,胰岛素在GIK心脏保护中起关键作用。 2.胰岛素降低血管内皮黏附分子的表达、抑制PMN/EC黏附和PMN浸润 与生理盐水组相比较,GIK处理明显降低冠脉内皮表面黏附分子P-selectin(10.9±2.7%vs.24.8±3.5%,P<0.01)和ICAM-1(32.4±2.2%vs.58.6±3.7%,P<0.01)的表达,抑制中性粒细胞与血管内皮细胞的黏附(108±8vs.156±10PMNs/mm2,P<0.01,n=5),进而减轻中性粒细胞在心肌组织中的聚集,表现为心脏的MPO活性显著降低(0.62±0.08vs.1.18±0.11U/100gtissue,P<0.01,n=10)。然而GK组与生理盐水组比较各项指标均没有显著性差异(均P>0.05)。表明胰岛素是GIK发挥I/R心肌抗炎保护作用的关键成分。 结论: 胰岛素可抑制I/R心脏血管内皮表面粘附分子P-selectin、ICAM-1的表达,减轻中性粒细胞与冠状动脉血管内皮细胞的粘附,进而降低中性粒细胞在心肌组织中的浸润和聚集。胰岛素的这种抗黏附作用可能是其保护MI/R心脏的机制之一。