凋亡诱导因子在兔心脏不停跳与停跳体外循环模型中含量的不同表达及意义

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目的:心肌缺血再灌注损伤(MIRI),一直是心脏外科的研究重点,如何减轻MIRI也是心脏外科医生关注的焦点。体外循环心脏不停跳手术,是90年代末期开展起来的一种手术方式,术中能够维持冠状动脉血流的连续性,避免了MIRI,减轻了心肌细胞的损伤,但是体外循环心脏不停跳手术在基础分子生物学的研究较为少见。对于非体外循环下的MIRI,国内外报道较多。MIRI最主要表现是心肌细胞凋亡的发生,诸多实验证实其细胞凋亡信号传导通路主要为线粒体途径即内源性途径。线粒体途径可以释放众多细胞因子,细胞凋亡诱导因子(apoptosis inducedfactor,AIF)是其中一类重要的促凋亡因子,在凋亡发生发展的过程中,由于可以引发非caspase依赖的染色质凝聚,因而占有极其重要的地位。AIF在体外循环心脏不停跳手术与体外循环心脏停跳手术中,其表达的变化是否对心肌细胞凋亡的发生与发展存在一定的影响,尚待探讨。本实验通过建立兔体外循环模型模型,应用实时荧光定量PCR检测AIF mRNA在心肌细胞表达的变化,探寻体外循环下心脏不停跳手术中AIF mRNA的表达与体外循环心脏停跳手术是否存在差异;探讨心肌细胞凋亡在心脏停跳手术中主要的发生机制及影响。方法:由广西医科大学提供成年新西兰大白兔24只,随机分为实验组(体外循环心脏不停跳组,n=12)和对照组(体外循环心脏停跳组,n=12),建立兔体外循环模型。实验组体外循环的建立是通过:颈总动脉作为动脉灌注、颈总静脉作为静脉引流而完成,维持体外循环120min;整个实验过程中没有停跳液的灌注、没有升主动脉及上下腔静脉的阻断、避免冠状动脉血流的中断。对照组建立体外循环后,并行循环15min,温度降至28℃-30℃时阻断主动脉,并于主动脉根部进行第1次St.ThomasⅡ停搏液(15-20ml/kg4℃)的灌注,于30min和60min分别进行St.ThomasⅡ停搏液的半量灌注,总共灌注3次St.ThomasⅡ停搏液。第3次St.ThomasⅡ停搏液灌注后开始复温,34℃时恢复灌注,使心脏复跳并并行循环。生命体征平稳后停止体外循环。实验动物在停止体外循环1个小时后仍存活,视为实验成功,采集心肌标本。实验组和对照组的兔心肌细胞AIF mRNA表达应用实时荧光定量PCR的方法检测;兔心肌细胞的凋亡的检测应用原位缺口末端标记(TUNEL)法,并计算凋亡率。结果:(1)心肌细胞凋亡指数(AI):实验组(4.26±0.62);对照组(10.09±0.52),心肌细胞凋亡指数差别有明显差别(P<0.05)。(2)AIF mRNA的表达量:实验组组AIF mRNA(表达量:0.451±0.024)较对照组AIF mRNA(表达量1.124±0.091)降低(P<0.001)。(3)相关性分析:实验组心肌细胞凋亡率与该组AIF mRNA表达量相关系数为0.679(P <0.05),呈明显的正相关;对照组心肌细胞凋亡率与该组AIF mRNA表达量相关系数为0.727(P <0.05),呈明显的正相关。结论:(1)AIF mRNA在体外循环心脏停跳手术中的表达高于体外循环心脏不停跳手术,AIF参与了体外循环中细胞凋亡的发生。(2)心脏不停跳手术可减少心肌细胞凋亡,保护心功能。
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