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大量研究表明,慢性间歇性低压低氧(chronic intermittent hypobaric hypoxia, CIHH)对成年动物具有明显的心脏保护作用,可有效对抗急性缺血/再灌注或急性缺氧/复氧对心肌的损伤、减少心肌梗死面积、限制心肌超微结构的损伤,以及抗心律失常。其机制可能涉及心肌抗氧化能力增强、心肌毛细血管密度及冠脉血流量增加、热休克蛋白表达增加、NO产生增加、抗心肌细胞凋亡、稳定线粒体及钙处理功能、延长心肌动作电位时程及有效不应期等。但有关CIHH对幼年动物发育心脏的作用尚未明了。本研究旨在应用功能学及电生理学方法探讨CIHH对幼年发育大鼠的抗心律失常作用,及其电生理学机制。本研究分为四部分:(1)应用模拟高原低氧处理方法制备发育大鼠间歇性低氧心脏保护动物模型;(2)应用在体冠脉结扎方法诱发心律失常,观察CIHH对发育大鼠的抗心律失常作用;(3)应用细胞内记录方法观察CIHH对发育大鼠心室乳头肌动作电位的影响,探讨CIHH抗心律失常作用的电生理学机制;(4)应用全细胞膜片钳方法观察CIHH对发育大鼠心室肌细胞钾离子通道电流的影响,探讨CIHH抗心律失常的离子机制。Ⅰ发育大鼠慢性间歇性低压低氧心脏保护模型的制备目的:通过应用不同间歇性低氧方式,制备发育大鼠CIHH心脏保护模型。方法:雄性新生SD大鼠按年龄及体重相匹配分成三组:间歇性低压低氧3000米组(CIHH3000)、间歇性低压低氧5000米组(CIHH5000)和对照组(CON)。间歇性低氧处理动物置于低压氧舱,分别接受28天、42天和56天模拟高原3000米(PB = 525 mmHg, PO2 = 108.8 mmHg, 5小时/天)或5000米(PB = 404 mmHg, PO2 = 84 mmHg, 6小时/天)的减压低氧处理。应用langendorff离体心脏灌流技术描记大鼠离体心脏左室功能,给予30分钟全心缺血和60分钟复灌处理。分别记录大鼠心脏缺血前及复灌后不同时间的左室发展压(LVDP)、左室舒张末压(LVEDP)、最大压力变化速率(±LV dp/dt)等心功能参数和冠脉流量(CF)。并测定冠脉流出液的乳酸脱氢酶(LDH)活性。实验结束后,分别测量全心、左心室及右心室重量。结果:(1) CIHH3000组大鼠体重增长与对照组无明显差异;CIHH5000组大鼠体重增长明显慢于对照组及CIHH3000组大鼠(P < 0.01)。(2)对照组28天、42天及56天的大鼠在基础状态及缺血/复灌后心功能分别相比无显著差异(P > 0.05)。(3) CIHH3000组大鼠表现明显的心脏保护效应。与对照组相比较,基础状态下灌脉流量明显增加,在心脏停灌/再灌注60 min时,心功能恢复增强(P < 0.05)、冠状动脉流量增多(P < 0.05)、LDH活性降低(P < 0.05);心脏重量与对照组大鼠无差异;CIHH 42天处理的大鼠心功能恢复明显好于CIHH 28天处理的大鼠(P < 0.05)。(4) CIHH5000组大鼠表现出明显的心脏损伤效应,与对照组相比,心功能的恢复降低(P < 0.05),冠脉流量减少(P < 0.05),复灌过程中LDH活性明显升高(P < 0.05)。右心室重量明显高于对照组大鼠(P < 0.05)。小结:适度的CIHH可保护发育大鼠心脏对抗缺血/再灌注损伤,其保护作用与冠脉流量增加有关;间歇性低氧方式影响其心脏保护作用。Ⅱ慢性间歇性低压低氧对发育大鼠缺血性心律失常的影响目的:利用在体结扎冠脉诱发心律失常的方法,研究CIHH对发育大鼠的抗缺血性心律失常作用。方法:雄性新生SD大鼠,根据年龄及体重相匹配分成四组:28天间歇性低压低氧组(CIHH28)、42天间歇性低压低氧组(CIHH42)和28天对照组(CON28)、42天对照组(CON42)。CIHH动物置于低压氧舱,分别接受28天和42天模拟高原3000米(PB = 525 mmHg, PO2 = 108.8 mmHg, 5小时/天)的减压低氧处理。动物麻醉下,描记动脉血压和心电图。通过在体结扎冠状动脉左前降支造成急性心肌缺血,观察室性早搏(VE)、室性心动过速(VT)及心室纤颤(VF)的发生情况。心律失常评分(arrhythmia score, AC)根据Johnston标准。结果:(1)冠脉阻断后引起的心律失常主要集中在3~8分钟。CON28组与CIHH28组动物相比较,AC无明显差别,分别为0.25±0.11和0.20±0.15(P > 0.05);(2) CON42组与CIHH42组大鼠的AC明显不同。CON42组的AC(2.13±0.74)明显高于CIHH42组(0.38±0.24)大鼠(P < 0.05)。(3)经CIHH处理后,CIHH28组与CIHH42组动物的AC无明显差别,分别为0.20±0.15, 0.38±0.24(P > 0.05)。小结:本研究结果显示CIHH对发育大鼠具有明显的抗心律失常作用,其作用与动物年龄密切相关。发育大鼠缺血性心律失常的发生在一定范围随年龄而增加。Ⅲ慢性间歇性低压低氧对发育大鼠心室乳头肌动作电位的影响目的:利用CIHH动物模型和记录乳头肌动作电位(AP)的方法,研究CIHH对发育大鼠乳头肌AP的影响。方法:雄性新生SD大鼠,按年龄及体重相匹配分成四组:28天间歇性低压低氧组(CIHH28)、42天间歇性低压低氧组(CIHH42)和28天对照组(CON28)、42天对照组(CON42)。CIHH动物置于低压氧舱,分别接受28天和42天模拟高原3000米(PB = 525 mmHg, PO2 = 108.8 mmHg, 5小时/天)的减压低氧处理。以台氏液及模拟缺血液灌流左室乳头肌标本,利用细胞内微电极技术描记动物乳头肌AP以及缺血前后AP的变化。结果:(1)在台氏液灌流的基础状态下,CON动物与CIHH动物相比,AP各参数无明显差异(P > 0.05)。(2)以模拟缺血液灌流乳头肌标本5分钟后, CON42组与CIHH42组动物乳头肌AP的APA、OS、Vmax及APD90均明显降低(P < 0.05)。但CIHH42组AP的APD90的缩短程度明显小于CON42组(P < 0.05);模拟缺血液灌流时,CON28与CIHH28组动物APD缩短无明显差别(P > 0.05)。(3)在台氏液灌流的基础状态下,CON28组与CON42组大鼠AP相比较无明显差异(P > 0.05)。以模拟缺血液灌流乳头肌标本5分钟后,CON42组大鼠APD90的缩短程度明显大于CON28组大鼠(P < 0.05)。(4)在台氏液灌流的基础状态下,CIHH28组与CIHH42组大鼠AP相比较无明显差异(P > 0.05)。以模拟缺血液灌流乳头肌标本5分钟后,两组大鼠AP缩短的程度相比无明显差异(P > 0.05)。小结:我们的研究显示, CIHH处理不影响基础状态下发育大鼠乳头肌的AP。但随年龄增长,CIHH可显著延缓APD90在缺血时的缩短,稳定膜的复极化。Ⅳ慢性间歇性低压低氧对发育大鼠心室肌细胞钾通道的影响目的:通过全细胞膜片钳方法观察CIHH对发育大鼠心室肌细胞钾离子通道电流的影响,探讨CIHH抗心律失常的离子机制。方法:雄性新生SD大鼠,按年龄及体重相匹配分成四组:28天间歇性低压低氧组(CIHH28)、42天间歇性低压低氧组(CIHH42)和28天对照组(CON28)、42天对照组(CON42)。CIHH动物置于低压氧舱,分别接受28天和42天模拟高原3000米(PB = 525 mmHg, PO2 = 108.8 mmHg, 5小时/天)的减压低氧处理。通过酶解法得到单个心肌细胞,利用全细胞膜片钳技术记录瞬时外向钾电流(Ito),延迟整流钾电流(IK)和内向整流钾电流,观察CON和CIHH大鼠心肌细胞在模拟缺血液灌流前后上述钾通道电流的变化。结果:(1) CON28组与CIHH28组大鼠心室肌细胞IK密度在模拟缺血液前后无明显变化(P > 0.05); CON42组与CIHH42组大鼠心室肌细胞IK密度在模拟缺血前相比无差异(P > 0.05),但在模拟缺血灌流5分钟后,CON42组大鼠心室肌细胞IK密度较CIHH42组明显增大(P < 0.05)。(2) CON28组与CIHH28组大鼠心室肌细胞IK1密度在模拟缺血液前后无明显变化(P > 0.05);CON42组与CIHH42组大鼠心室肌细胞IK1密度在模拟缺血前相比无差异(P > 0.05),但在模拟缺血灌流5分钟后,CON42组心室肌细胞IK1密度较CIHH42组明显增大(P < 0.05)。(3) CON与CIHH大鼠心室肌细胞Ito密度在模拟缺血前后相比无明显差别(P > 0.05)。在模拟缺血时,心室肌细胞Ito密度降低,稳态激活和失活曲线向负电压方向移位而且复活时间常数延长(P < 0.05)。小结:研究结果显示CIHH对生后发育大鼠心脏复极化电流产生复杂的影响。CIHH不影响基础状态下的IK、IK1和Ito,但CIHH可显著减轻IK,IK1在模拟缺血状态下的增强。