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目的:冠心病的发生、病理表现及预后存在着明显的性别差异,这种差异主要与雌激素的心脏保护作用有关。以往大量的研究表明,慢性间歇性低压低氧(chronic intermittent hypobaric hypoxia,CIHH)具有明显的心脏保护作用,可增强心肌抗缺血/再灌注或缺氧/复氧损伤能力,加速缺血、缺氧后心肌舒缩功能的恢复,抗缺血/再灌注所致心肌细胞凋亡与心律失常。CIHH心脏保护机制主要涉及:增加心脏毛细血管密度及冠脉血流量;提高心肌抗氧化能力；增多热休克蛋白表达；增强心肌的电稳定性；开放心肌细胞膜及线粒体膜ATP敏感钾通道；抑制心肌线粒体膜通透转换孔开放。有研究显示,CIHH处理的雌性大鼠其心脏保护作用明显强于雄性大鼠,提示CIHH心脏保护作用亦存在性别差异。迄今为止,CIHH心脏保护作用主要在成年动物得到证实。近来,CIHH对发育心脏的保护作用也被证实,但不知动物幼年时期CIHH所诱发的心脏保护作用能维持多长时间,是否存在性别差异。本研究旨在利用功能学和生物化学的有关方法,探讨CIHH对不同性别幼年大鼠的心脏保护作用及其作用的持续时间。
方法:新生Sprague-Dawlay(SD)大鼠雌、雄各54只,由河北医科大学动物中心提供。雌、雄新生大鼠分别随机分为8组:CIHH处理组(包括雄性CIHH-M与雌性CIHH-F)、CIHH后一周组(包括雄性CIHHp1-M与雌性CIHHp1-F)、CIHH后两周组(包括雄性CIHHp2-M与雌性CIHHp2-F)、及CIHH后三周组(包括雄性CIHHp3-M与雌性CIHHp3-F)、对照组(包括雄性Con-M与雌性Con-F)、对照一周组(包括雄性Con1-M与雌性Con1-F)、对照两周组(包括雄性Con2-M与雌性Con2-F)、与对照三周组(包括雄性Con3-M与雌性Con3-F)。CIHH处理各组动物于出生前1-3d随母鼠共同置于低压氧舱内,接受42d模拟3000米海拔高度(Pa=525mmHg,Po2=108.8mmHg)的低压低氧处理,每天定时5h。CIHH处理后动物接受42dCIHH后,分别在常氧环境下放置1、2、3w。对照各组动物除不接受低压低氧处理外,其他条件均与间歇性低压低氧处理动物相同。随时观察动物的一般活动,并在每周固定时间测定动物的体重。
动物在麻醉状态下开胸,取出心脏,连于Langendorff离体心脏灌流装置,给予K-H液恒压、恒温逆向灌流。将与压力换能器相连的自制小水囊通过左心房插入左心室,描记左心室功能。待心脏灌流稳20min后,给予停灌30min的全心缺血和复灌60min的再灌注处理。左心室功能参数包括左室发展压(Left ventricular develop pressure,LVDP)、最大左室压力变化速率(maximum change rate of left,±LVdp/dtmax)、以及冠脉流量。实验结束后,迅速取心测定心脏重量。一部分心脏切片、染色,测定心肌梗死面积。一部分心脏取左室液氮冰冻保存,利用生物化学法测定心肌超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量。
结果:(1)基础状态下,CIHH各组发育大鼠离体心脏除冠脉流量较相应对照组大鼠明显增多外(P<0.05),其余左室功能参数,包括LVDP、±LVdp/dtmax与相应对照组大鼠无明显差异(P>0.05)。(2)缺血/再灌注后,CIHH组大鼠心功能的恢复明显优于相应对照组大鼠。再灌注60min后,CIHH组雄性、雌性大鼠左室LVDP恢复分别为基础值的50％±7％、49％±4％；+LVdp/dtmax的恢复分别为基础值的46％±10％、38％±13％;-LVdp/dtmax的恢复分别为基础值的44％±6％、39％±9％；而对照组大鼠左室LVDP、±LVdp/dtmax的恢复分别为基础值的19％±4％、17％±5％,16％±4％、14％±3％,140％±4％和17％±3％,CIHH与对照组动物左室功能具有显著性差异(P<0.05)。与对照组相比较,CIHH大鼠心肌SOD活性明显增高(P<0.05)、MDA含量明显降低(P<0.05)。CIHH雄性和雌性大鼠心肌梗死面积为11％±1％、11％±1％,明显小于对照组大鼠的33％±9％、35％±10％。(3)与相应对照组大鼠比较,CIHH处理后一周、二周的大鼠缺血/再灌注后心室功能和冠脉流量恢复增加、SOD增加和MDA减少(P<0.05)。CIHH处理后三周大鼠的心功能恢复、SOD和MDA与相应对照大鼠无明显差异(P>0.05)。(4)缺血/再灌注后相应各组雄、雌动物相比较,其心室功能的恢复、心肌梗死面积、SOD活性及MDA含量均无显著性差异(P>0.05)。
结论:慢性间歇性低压低氧(CIHH)处理可通过增加冠脉流量、增强心肌抗氧化能力而诱导发育大鼠产生明显的心脏保护作用,表现为对抗缺血/再灌注心功能损伤、缩小心肌梗死面积;此心脏保护作用可有效持续2w左右,与动物性别无关。