七氟烷后处理对大鼠缺血再灌注损伤心功能和心肌酶的影响

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  摘要: 目的: 探討七氟烷后处理对大鼠离体心脏缺血/再灌注心功能和心肌酶的影响。方法: 60只SD大鼠,随机分为六组(n=10):假手术组(Sham);缺血再灌注组(Control);1%、2%、3%、4%七氟烷后处理组(S1、S2、S3、S4)。采用Langendroff离体心脏灌注模型,除Sham组其余各组均平衡灌注30 min,全心缺血30 min,再灌注90 min,S1、S2、S3、S4组在再灌注开始给予含相应浓度七氟烷的K-H液灌注5 min。再灌注15分钟测定冠脉漏出液肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH),纪录平衡灌注末,再灌注30 min,60 min,90 min时左室舒张末压(LVEDP),左室发展压(LVDP),左室内压上升最大速率(+dp/dt),左室内压下降最大速率(-dp/dt),心率(HR),再灌注90 min时,计算心肌梗死面积百分比。结果: 平衡灌注末各组间心功能指标(基础值)差异未见统计学意义(P﹥0.05),S2、S3、S4组可改善再灌注损伤心功能的各项指标(P﹤0.05);复灌90 min后,S2、S3、S4组心肌梗死面积显著低于Control组(P﹤0.05);与Control组比较,S2、S3、S4组明显抑制了冠脉漏出液中CK、LDH的释放(均P < 0.05)。结论: 一定浓度的七氟醚烷后处理对大鼠离体心脏再灌注损伤有明显的保护作用,机制可能与抑制心肌酶CK、LDH的释放有关。
  关键词: 七氟烷;后处理;缺血/再灌注损伤;肌酸激酶;乳酸脱氢酶
  广州市医药卫生科技项目(项目编号:20131A010014)
  Abstract:Objective To investigate the effect of sevoflurane postconditioning on cardiac function and heart muscle kinase of isolated rat hearts with acute myocardial ischemia reperfusion injury. Methods 60 SD rats were randomly divided into 6 groups(n=10): sham(150 min perfusion); ischemia reperfusion(30 min ischemia); 1%、2%、3%、4% sevoflurane postconditioning , using Langendorff apparatus. Except sham group, all groups subjected to 30 min ischemia followed by 90 min reperfusion. S1、S2、S3、S4 group was induced by 1%、2%、3%、4% sevoflurane for 5 min at onset of reperfusion respectively. Expression of creatine kinase and lactate dehydrogenase in cardiomyocytes was detected after 15 min of reperfusion;Recording Left ventricular diastolic pressure (LVEDP), Left ventricular developed pressure (LVDP), Heart rate(HR), +dp/dt and -dp/dt at 30 min of equilibrium,30,60,90 min of reperfusion respectively. Acute infarct size was measured using 1% triphenyltetrazolium chloride staining. Results No differences in baseline hemodynamics were observed among the experimental groups(P﹥0.05). After reperfusion, S2、S3、S4 group resulted in a significant increase (P﹤0.05) in hemodynamics compared with Control group. S2、S3、S4 group significantly (P﹤0.05) reduced infarct size (mean+/-sd,25.9% +/- 5.3%,21.7% +/- 4.5%,23.1% +/- 4.9%, respectively) VS Control group(41.3% +/- 6.9%). S2、S3、S4 group significantly (P﹤0.05) reduced the release of creatine kinase and lactate dehydrogenase. Conclusion Sevoflurance postconditioning effectively protects against reperfusion damage. The mechanism might be involved in preventing the release of creatine kinase and lactate dehydrogenase.
  KeyWords:sevoflurance;postconditioning;ischemia-reperfusion damage;creatine kinase;lactate dehydrogenase   缺血/再灌注损伤目前已成为临床麻醉面临的一种常见的病理生理变化。研究表明,同缺血预处理、药物预处理[1]以及前几年提出的缺血后处理[2]一样,目前临床中广泛应用的新型的挥发性麻醉药七氟烷能模拟缺血后处理对缺血再灌注心肌产生保护作用[3],但确切机制尚不完全清楚。心肌酶的溢出是心肌细胞膜损伤的主要表现之一,乳酸脱氢酶和磷酸肌酸激酶心肌细胞中含量较高,是反应心肌细胞损伤的特异性指标。本实验旨在观察七氟烷后处理的心肌保护作用及其对心肌酶释放的影响,探讨其心肌保护作用的可能机制。
  1 材料和方法
  1.1 动物选择与分组 SPF级SD♂大鼠,体重(250±20)g,由中山大学实验动物中心提供,饲养环境:室温20-25℃,相对湿度40%-60%,自然光照明,饲料由实验动物中心提供,自由摄食饮水。60只SD♂大鼠随机分为6组(n=10):假手术组(Sham),缺血再灌注组(Control),七氟醚后处理组(S1、S2、S3、S4)。Sham组持续灌注150 min;Control组平衡灌注30 min,缺血30 min,再灌注90 min;S1、S2、S3、S4组复灌时分别给予含1%、2%、3%、4%饱和七氟醚的K-H液灌注5 min,再灌注至150 min。
  1.2实验方法:
  1.2.1 Langendorff心脏灌注模型的制备 模型的制备参照我们先前的研究[4]。腹腔注射500U·㎏-1肝素抗凝和40㎎·㎏-1戊巴比妥钠麻醉,迅速开胸取心脏置于0℃的K-H液中,动脉插管,置于Langendorff灌注装置上,以95%的O2和5%CO2饱和K-H液逆行灌注,温度37℃,灌注压0.79kPa,pH 7.38±0.5。K-H液成分(mmol·L-1),NaCl 118,KCl 4.7,KH2PO4 1.2,NaHCO3 25,CaCl2 25,葡萄糖11.1,EDTA-Na2 0.125。左室插管接压力换能器(Maclab/4S),经Maclab/4S模拟换转器(AD.2Struments公司,澳大利亚)与machosh7200/90型计算机(Apple公司,美国)连接,连续检测心功能指标。
  1.2.2心功能学指标的监测 左心耳处剪开一个小口,将带有小乳胶水囊的测压管经二尖瓣口插入左心室,连接压力换能器,通过连接于三通上的含水注射器,调节左心室内水囊的容量使左心室舒张末压(LVEDP)为(4~6)mmHg,Macintosh 7200/90微机实时记录左心室功能指标:左室舒张末期压(LVEDP)、左室发展压(LVDP)、左室上升最大速率(+dp/dt)、左室下降最大速率(-dp/dt)、心率(HR)。
  macia Bioten公司,美国)分析梗死心肌面积占心肌總面积的百分比(梗死心肌面积/总心肌面积×100%)。
  1.2.4 冠脉漏出液肌酸激酶(CK)测定 基本原理肌酸激酶催化三磷酸腺苷(ATP)和肌酸生成磷酸肌酸,后者很快分解产生磷酸,而ATP和ADP很稳定,加入钼酸铵可生成磷钼酸,进一步还原成钼蓝,根据生成无机磷的量算出酶的活力。再灌注15分钟取冠脉漏出液,根据试剂盒说明操作加样,混匀,37℃水浴20分钟,500rpm离心10分钟,取上清定磷,45℃水浴15分钟,蒸馏水调零,分光光度计660nm处1cm测定吸光度OD值。CK活力(U/ml)=(测定管OD值-测定空白管OD值)/(标准管OD值-标准空白管OD值)×标准品活力(0.05×35U/ml)。
  1.2.5 冠脉漏出液乳酸脱氢酶(LDH)的测定 基本原理乳酸脱氢酶催化乳生成丙酮酸,后者与2,4-二硝基苯肼反应生成丙酮酸二硝基苯腙,在碱性溶液中呈现棕红色,通过比色可以求出酶活力。再灌注15分钟取冠脉漏出液,根据试剂盒说明操作加样,混匀,37℃水浴15分钟,37℃水浴15分钟,室温放置3分钟,蒸馏水调零,分光光度计440nm处1cm测定吸光度值。LDH活力(U/ml)=(测定管OD值-测定空白管OD值)/(标准管OD值-标准空白管OD值)× 标准品浓度(2μmol/ml)。
  1.3 统计学方法 数据均以均数±标准差(x+s)表示,应用SPSS13.00统计软件进行统计分析,组内比较用重复测量方差分析,同一时间、不同组间比较用单因素方差分析(ANOVA),多重比较用SNK-q检验,P﹤0.05认为有统计学差异。
  2 结果
  2.1 心功能指标 各组平衡灌注末心功能指标组间差异无统计学意义(P﹥0.05),再灌注30min、60min、90min,除Sham组外,其余各组心功能指标明显低于基础值(P﹤0.05),同Sham组比,其余各组心功能指标明显下降(P﹤0.05),同Control组比,S2、S3、S4组的心功能指标明显上升(P﹤0.05),S2、S3组和S4组组间比较差异无统计学意义,见表1
  2.2 梗死面积百分比 复灌90min后,Control组的梗死面积为41.3%±6.9%,S2、S3、S4组分别使梗死面积降低为25.9%±5.3%,21.7%±4.5%,23.1%±4.9%(P﹤0.05),S2、S3组和S4组组间比较差异无统计学意义,见图1。
  2.3 七氟烷后处理对肌酸激酶(CK)活力的影响 同Control组(
  78.1±11.2 U/ml)比较, S2组(32.5±5.4U/ml)、S3组(21.9±4.1 U/ml)、S4组(24.3±4.6U/ml)冠脉漏出液CK含量明显下降(均P<0.05),而S1组(69.8±10.5 U/ml) 组同Control组无显著差异(P>0.05)。S2、S3组和S4组组间比较差异无统计学意义,见图2
  注:与Control组比较,aP﹤0.05
  2.4 七氟烷后处理对乳酸脱氢酶(LDH)活力的影响 同Control组(54.7±7.8 U/ml)比较,S2组(26.5±5.2 U/ml)、S3组(20.6±4.1 U/ml)、S4组(22.3±4.5U/ml)冠脉漏出液LDH含量明显下降(均P<0.05),而S1组(46.8±7.1U/ml)组同Control组比较无显著差异(P>0.05)。S2、S3组和S4组组间比较差异无统计学意义,见图3。   3 讨论
  本实验证实一定浓度七氟烷后处理提高了缺血再灌注离体大鼠左心室的+dp/dt、-dp/dt、 LVDP,降低了左心室的LVEDP,表明七氟烷后处理可以改善缺血再灌心肌的收缩和舒张功能。复灌末心肌梗死面积的显著减少说明七氟烷后处理可以减轻心肌的缺血再灌注损伤,具有明显的心肌保护作用。七氟烷后处理可能同其他卤类吸入麻醉药一样通过抑制缺血再灌注心肌早期的异常活动,以及激活某些信号通路,减轻调理介质的失调产生心肌保护作用,但七氟烷具有更优越的麻醉性能,可以使心率和循环功能降低在一个更稳定的水平,心律失常发生率及其他不良反应低于同类挥发性麻醉药。心律失常是心肌缺血/再灌注常见的并发症,严重影响缺血再灌注心肌功能的恢复、加重心肌损伤,一些研究认为挥发性麻醉药有可能通过抗心律失常产生心肌保护作用,机制可能和其本身的药理特性有关,也可能与对Ca2+、氧自由基等调质的调节及对一些信号通路的影响有关[5-6]。七氟烷降低心律失常的效果在所有的挥发性麻醉药中最优,其心肌保护作用也可能与这一优越特性有关。
  LDH和CK存在于心肌细胞质中,当缺血再灌注心肌细胞受损时,心肌细胞膜完整性被破坏,通透性发生变化,多种心肌细胞的胞浆酶如CK、LDH释放入血,通过检测血清CK和LDH的水平可以反映心肌损伤的严重程度及作为抗心肌缺血再灌注损伤疗效和预后的指标之一,其升高幅度与心脏损伤的严重程度呈正相关,与愈后呈负相关。本实验发现七氟烷后处理能显著降低再灌注心肌细胞LDH和CK释放,间接证明其能减轻心肌细胞膜的损伤产生心肌保护作用,七氟烷后处理减轻细胞膜损伤的机制较复杂,可能是通过调理一些炎症介质的释放有关,已可能是激活某些蛋白信号保护通路,这需要进一步深入研究。
  实验结果还提示,七氟烷在浓度选择方面有较宽的范围。S2、S3、S4组三者对改善心功能,减少心肌酶的释放和减少心肌梗死面积的能力没有统计学差异,从均值上比较似乎3% MAC的七氟烷具有更好的心肌保护效果,而高浓度4%的七氟烷也没表现出对心肌过度抑制的现象,这也许与七氟烷优越的麻醉性能有关:七氟烷可以使心率和循环功能降低在一个更稳定的水平,同其它卤素类吸入麻醉药相比,七氟烷高浓度没有“冠脉窃血”的危险[8],可将心率控制在较低水平降低心肌氧耗,心律失常发生率和其他不良反应低于其他挥发性麻醉药[9]。
  一定浓度的七氟烷后处理可通过肌酸激酶和乳酸脱氢酶的释放的释放,对缺血/再灌注损伤心肌产生保护作用。七氟烷作为临床广泛应用麻醉药,其后处理操作方便和可控,具有廣阔的临床实用价值。但缺血再灌注损伤心肌保护的内在机制是复杂的、多重的,仍需大量的动物实验和临床试验进一步探索。
  参考文献:
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