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研究目的:
通过体外培养心肌细胞模型,观察氧糖剥夺期亚低温对线粒体结构、呼吸功能的影响,并探讨其保护氧糖恢复后心肌收缩功能的可能机制。
材料和方法:
1、实验分组根据实验目的分为三组:对照组、32℃亚低温氧糖剥夺-37℃氧糖恢复组(低温组)、37℃常温氧糖剥夺-恢复组(常温组)。
2、模型制作
建立体外新生乳鼠原代心肌细胞培养模型,通过Galaxy三气培养箱达到亚低温(32℃)、氧糖剥夺(PaO2=0.1%)和氧糖恢复(PaO2=19.0%)目的。
3、检测指标和方法
在氧糖剥夺前、氧糖恢复后0hr、0.5hr、1hr、1.5hr、2hr观察各组心肌细胞收缩功能变化,计算收缩频率和收缩速率;在复氧0hr、2hr收集细胞送电镜观察细胞超微结构变化,并提取心肌细胞线粒体测定线粒体呼吸控制率。
4、统计学处理
采取SPSS13.0软件包进行统计学分析。实验中数值资料以均数±标准差表示;多组间比较用方差分析,对于不同处理组间的两两比较,主要采用LSD-t检验,相关分析采用二元变量的相关分析,P<0.05表示差异具有统计学意义。结果
1、培养心肌细胞密度
60mm培养皿细胞数为(3.11±0.07)×106/皿。
2、心肌细胞纯度
培养心肌细胞纯度为(82.64±1.62)%。
3、细胞收缩频率和收缩速率的比较
常温组的收缩速率和收缩频率在氧糖恢复后5个检测时间点均显著低于对照组和低温组(P<0.05),低温组收缩频率在氧糖恢复后0hr、0.5hr、1hr低于对照组(P<0.05),收缩速率低温组与对照组之间无显著差异(P>0.05).
4、细胞超微结构改变、损伤积分和线粒体比表面积的比较
常温组在氧糖剥夺后0hr超微结构显示大量线粒体水肿以及肌浆网扩张,氧糖恢复2hr后线粒体和肌浆网损伤有所改善,部分线粒体出现髓鞘样变。0hr时损伤积分(HIS)显著高于对照组、低温组和2hr时点(P<0.05)。氧糖恢复后0hr、2hr线粒体比表面积均显著低于对照组(P<0.05)。低温组氧糖剥夺后0hr超微结构损伤程度普遍较常温组减轻,表现为部分线粒体轻微水肿,但与对照组相比仍有统计学差异。氧糖恢复后线粒体趋于正常,损伤积分和比表面积与对照组之间无统计学差异(P>0.05)。
5、线粒体呼吸控制率的比较
常温组R3、RCR在氧糖剥夺后0hr及氧糖恢复后2hr显著低于对照组(P<0.05),R4在0hr较对照组显著增高(P<0.05)。低温组RCR在0hr低于对照组,具统计学差异,而R3在0hr低于对照组,R4高于对照组,RCR在2hr仍低于对照组,但均无显著差异(P>0.05)。
6、收缩功能、比表面积与RCR的相关性分析
细胞收缩频率、收缩速率与线粒体RCR呈显著正相关(P<0.05),相关系数分别为0.946和0.980;线粒体比表面积与RCR呈显著负相关(P<0.05),相关系数为-0.963。
结论:
1、氧糖剥夺期亚低温可以改善氧糖恢复后2hr心肌细胞收缩功能;
2、亚低温可以减轻氧糖剥夺对心肌细胞超微结构,尤其是线粒体的损伤;
3、氧糖剥夺期亚低温可能通过提高氧糖恢复后2hr的线粒体呼吸控制率,来达到改善心肌细胞收缩功能的目的。