硝化应激在心脏骤停后心功能障碍中的作用及机制研究

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研究背景心脏骤停(Cardiac arrest,CA)是指心脏骤停是指循环征象的消失,心脏有效搏动的停止;或由于心律失常和(或)心脏有效搏动消失而直接导致的全身血流突然的停止。发生心脏骤停的患者,在采取积极有效的高级心肺脑复苏措施后,虽然恢复了自主循环和自主呼吸,但仍有一段时间的昏迷,并常伴不同程度的多器官功能障碍,这种独特而复杂的病理生理现象称为心脏骤停后综合征(Post-cardiac arrest syndrome,PCAS)。心功能障碍是心肺复苏后综合征中重要的研究内容之一,也是心肺复苏后存活率低的关键原因。研究表明心脏骤停患者在自主循环恢复后的第一个24小时内均出现心指数降低的情况。因此,深入开展对心肺复苏后心功能障碍的研究将有助于改善心脏骤停患者的预后和提高生存率。硝化应激是由活性氮(Reactive nitrogen species,RNS)与活性氧(Reactive oxygen species,ROS)相互作用的化学反应过程,属于氧代谢紊乱的一种类型。研究表明,硝化应激的程度与心功能不全的严重程度成正比。随着心肌损伤的加重,硝化应激水平不断升高。硝化应激可导致与心肌和骨骼肌的收缩性、新陈代谢和抗氧化防御机制相关的关键蛋白酪氨酸硝化。最近一项关于心脏骤停的动物实验提示硝化应激与心肌损伤的发生发展关系十分密切在。此基础上,我们进一步深入研究了硝化应激影响心脏骤停发生发展的病理生理机制及干预靶点。研究目的1.明确硝化应激在CA/CPR后心脏功能障碍的重要作用。2.阐明以硝化应激为干预靶点改善CA/CPR预后的有效性。3.进一步探究硝化应激调控CA/CPR后心功能障碍的分子机制,挖掘其临床转化潜力。研究方法1.采用窒息法构建心脏骤停动物模型后,大鼠随机分为4组,具体如下:1)sham组:该组大鼠仅进行CA前的手术操作并静脉注射等体积的生理盐水,不实施CA/CPR;2)CA/CPR组:该组大鼠实施6分钟的CA和1分钟的CPR,在ROSC后1分钟静脉注射等体积的生理盐水;3)CA+FeTmPyP 1 mg/kg组:该组大鼠实施6分钟的CA和1分钟的CPR,在ROSC后1分钟静脉注射Fe(Ⅲ)四(1-甲基-4-吡啶基)卟啉五氯化卟啉五氯化物(FeTmPyP)1 mg/kg;4)CA+FeTmPyP 3 mg/kg组:该组大鼠实施6分钟的CA和1分钟的CPR,在ROSC后1分钟静脉注射FeTmPyP 3 mg/kg。2.实时动态监测大鼠的心电图、心率和平均动脉压。3.记录大鼠在ROSC后72小时内的存活时间并绘制生存曲线。4.利用小动物超声仪器检测大鼠的心功能。5.利用生化分析仪或ELISA检测血液中乳酸、CK-MB、Ang Ⅱ的浓度。6.利用 Western blot 检测 3-NT、bax、bcl-2 和 cleaved caspase-3 的蛋白表达水平。7.利用TUNEL染色检测大鼠心肌组织凋亡的情况。8.利用透射电子显微镜检测心肌组织中线粒体的结构。结果3-NT的表达量在CA/CPR后的心肌组织中升高,并且主要出现在心肌细胞的细胞质中。给予ONOO-分解剂FeTMPyP(1mg/kg或3mg/kg)可通过维持MAP和HR的稳定性,减少乳酸的堆积从而提高存活率和减轻CA/CPR诱导的再灌注损伤。CA/CPR后大鼠血清中CK-MB和AngⅡ的浓度高于健康大鼠,而EF和FS低于健康大鼠。应用FeTMPyP治疗后不仅减轻了缺血性心肌损伤,而且减少了 CA/CPR诱发的心律失常。心肌组织HE染色结果表明,在CA/CPR后心肌组织出现了炎症细胞浸润和形态结构异常,应用FeTMPyP治疗后可显著改善心肌组织形态学的损伤。此外,硝化应激介导了心肌组织中cleaved caspase-3的上调和bcl-2的下调,给予FeTMPyP(1mg/kg或3mg/kg)后可改善这种情况。结论硝化应激在CA/CPR后心肌损伤的发生发展中起重要作用,抑制硝化应激通过维持血流动力学稳定,减轻细胞凋亡,线粒体损伤,从而改善CA/CPR后的心功能障碍和预后。
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