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编号:10400351
离体大鼠心肌对异氟烷预处理的记忆时间研究
http://www.100md.com 《中华医学实践杂志》 2003年第12期
     【摘要】 目的 应用Langendorff模型研究离体大鼠心肌对异氟烷预处理(isoflurane preconditioning,IsoP)的记忆时间。方法 采用Langendorff离体心脏灌注模型,将24只SD大鼠随机分为4组,每组6只,分为缺血再灌注损伤组(IR组)、记忆时间1组(M1组)、记忆时间2组(M2组)和记忆时间3组(M3组)。监测复灌后心功能、生化指标和心肌存活面积的变化。结果 与IR组相比,M1、M2和M3组LVEDP均明显降低(P<0.01),M1和M2组的LVDP恢复百分比在复灌后30min、60min时明显增高(P<0.05),M2和M3组-dp/dt max 在复灌后60min明显增高(P<0.05),M1和M2组在复灌后30min、60min的LVDP×HR的恢复百分比高于IR组(P<0.05),M3组在复灌后60min高于IR组(P<0.05),M1组LDH在复灌后60min的释放量低于IR组(P<0.05),复灌5min起CK的释放量低于IR组(P<0.05),M1和M2组的心肌存活面积高于IR组(P<0.05)和M3组(P<0.05)。结论 离体大鼠心肌对IsoP的记忆时间在20min达到高峰,随后明显减弱或消失。
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    关键词 异氟烷 心肌保护 缺血再灌注损伤 记忆时间

    【文献标识码】 A 【文章编号】 1684-2030(2003)12-1057-03

    The study of memory phase of isolated rat myocardium on the

    isoflurane preconditioning

    Yan Xianliang,Xu Tie,Lu Jiannong,et al.

    Department of Emergency Center,Affiliated Hospital of Xuzhou Medical College,Jiangsu221002.

    【Abstract】 Objective To investigate the memory phase of rat myocardium on isoflurane preconditioning(IsoP)byLangendorff apparatus.Methods Depending on the time of washout before ischemia,twenty-four isolated SD rat hearts were divided into four groups:IR,M1,M2and M3groups.After equilibration,the hearts were perfused for20min,10min and30min in M1,M2and M3group respectively,then received two cycles IsoP and followed by10,20and30min washout respectively,then all the hearts were subjected to30min sustained ischemia and60min reperfuˉsion.LVEDP,LVDP,±dp/dt max were recorded,the release of CK and LDH in the outflow and the survival areas of myocardium were measured.Results Compared with IR group,during reperfusion the recovery of LVEDP were much lower in M1,M2and M3groups(P<0.01),LVDP in M1and M2groups were higher(P<0.05),and the recovery ofLVDP×HR in M1and M2groups at30min and60min during reperfusion were higher thanthat in IR group(P<0.05),the release of CK in memory groups were significantly lower(P<0.05),the contents of LDH in M1group were lower(P<0.05).The percentage of survival areas of myocardium in M1and M2groups were higher than in IR group and M3group(P<0.05).Conclusion The best memory phase is20min or so in isolated rat heart.
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    Key words isoflurane cardioprotection ischemia/reperfusion injury memory phase

    在病理生理学上,心肌预处理刺激之后到开始缺血再灌注之间所持续的时间,称为“急性记忆时间”或“急性记忆期”(acute memory phase),也就是产生即时保护效应或第一时相保护作用所持续的时间 [1,2] 。随着Murry等 [3] 于1986年发现了心肌缺血预处理具有心肌保护作用之后,人们对心脏对预处理的记忆时间进行了部分研究,本实验研究离体大鼠心肌对异氟烷预处理的记忆时间。

    1 材料与方法

    1.1 主要试剂、仪器和动物 异氟烷(isoflurane)由雅培公司生产;肌酸激酶(CK)和乳酸脱氢酶(LDH)测定试剂盒由上海科华-东菱诊断用品公司生产;氯化三苯基四氮唑(TTC)由Sigma公司生产。MaclabV/4s生理实验系统购自澳大利亚;Olympus AU1000全自动生化分析仪购自日本。SD大鼠由徐州医学院实验动物中心提供。
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    1.2 方法 SD大鼠24只,雌雄不拘,体重230~270g,腹腔注射500U肝素和39mg/Kg戊巴比妥钠,迅速开胸取心置于冷K-H液中,主动脉插管以95%O 2 和5%CO 2 饱和的K-H液行Langendorff逆行灌注,温度37℃,灌注压为10kPa,K-H液成分(mmol/L):Na + 143,K + 5.9,Mg 2+ 1.2,Ca 2+ 2.5,Cl - 125.3,HCO 3- 25,H 2 PO 4- 1.2,葡萄糖11.1,EDTA-Na 2 (乙二胺四乙酸二钠)0.125g。用血气分析调整K-H液在:pH7.4±0.5,PO 2 74.7±2.7kPa,PCO 2 4.9±0.3kPa。在实验过程中监测心功能指标:左室舒张末压(LVEDP)、左心室发展压(LVDP)、左室内压上升最大速率(+dp/dt max )、左室内压下降最大速率(-dp/dt max ),留取不同时间点的冠脉流出液,测定CK和LDH的含量,将再灌注后的心脏快速冰冻,手工切成1mm左右的薄片,放入含1%TTC的0.1mmol/L磷酸缓冲液中染色20min(37℃),存活区染成红色,梗死区不染色,用图像分析系统(Pharmacia Biotech ImageMaster),测定存活面积,用占心肌片总面积的百分比表示。
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    1.3 选择心脏的标准 离体心脏经K-H液平衡灌注15min后,HR<200bpm,LVSP<75mmHg(10kPa),早搏>2bpm者舍弃不用。

    1.4 实验分组 所有离体心脏根据冲洗(washout)的时间不同分为4组,每组6只,对照组(IR组)为缺血再灌注组,记忆时间组分为M1、M2、M3组,M1组在平衡灌注35min后,予以异氟烷预处理2次(缺血5min,含异氟烷K-H液灌注5min)后冲洗10min,M2组在平衡灌注25min后,予以异氟烷预处理2次后冲洗20min,M3组在平衡灌注15min后,予以异氟烷预处理2次后冲洗30min,然后行缺血30min再灌注60min。

    1.5 统计学处理 所有数据用X±s表示,应用SPSS10.0统计分析软件,各心功能指标数据以实测值与实验开始前基础值的百分比表示,统计方法采用方差分析和t检验,P <0.05为差异有显著性。

    2 结果
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    2.1 对心脏血流动力学指标的影响 平衡末,各组的心功能指标的基础值差异均无显著性(结果见表1)。

    再灌注后,记忆时间各组的LVEDP的上升幅度显著低于IR组(P<0.01);M1及M2组的LVDP与IR组相比,P<0.01,在复灌60min时仍然高于IR组(P<0.05),M3各时间点的值与IR组比较均无统计学意义(P>0.05);LVDP×HR在恢复灌注后,记忆时间各组在30~60min高于IR组,复灌60min时,M1与M2组与IR组相比,P<0.01,M3(26.35±14.68%)略高于IR组;-dp/dt max :在复灌60min时,M1、M2和M3组均高于IR组,P<0.05;+dp/dt max :复灌后各时间点比较均无统计学意义。见表2。

    表1 平衡末损伤组与记忆时间各组心功能指标的基础值 (X±s,n=6)

    表2 再灌注末损伤组与记忆时间各组的的心功能指标恢复百分比 (X±s,n=6) ▲ 注:与IR组相比: ▲ P<0.05, ˇ P<0.01
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    2.2 对冠脉流出液中CK、LDH的影响 见图1、图2。

    平衡末,各组冠脉流出液中的CK与LDH差异均无显著性(P>0.05),在恢复灌注后,各时间点的CK值相比较,记忆时间各组均显著低于IR组(P<0.05),而M1和M2组的LDH在复灌后各时间点均低于IR组(P<0.05),M3组与IR组相比较,差异无显著性(P>0.05)。

    图1 IR、M1,M2和M3组冠脉流出液中CK的变化趋势图(X±s,n=6)

    注:与IR组相比: ▲ P<0.05, ˇ P<0.01 图2 IR、M1,M2和M3组冠脉流出液中LDH的变化趋势图(X±s,n=6)

    注:与IR组相比: ▲ P<0.05, ˇ P<0.01

    2.3 对心肌存活面积百分比的影响 IR、M1、M2和M3的存活面积百分比分别为35.16±12.85%、48.16±6.96%、51.03±7.87%和29.70±10.65%,M1和M2组与IR组相比,差异具有显著性(P<0.05),M3组与IR组相比,差异无显著性(P>0.05)。
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    3 讨论

    Murry等 [3] 于1986年发现了心肌缺血预处理具有心肌保护作用之后,人们围绕这一现象展开了多角度的研究,比较有意义的是,这种保护作用能持续多长时间?如何才能为临床提供更具有实际意义的指导?本实验从功能学、生化学与形态学方面对离体大鼠心脏对预处理的记忆时间进行了研究。

    心脏记忆是指T波的持续可逆的变化,是心脏复极异常的一种心电现象,能导致心功能改变。在心肌保护作用的研究上常称之为“急性记忆时间”或“急性记忆期”、记忆时间等。Baker JE等 [1] 对幼兔进行1次5min的缺血预处理后分别给予10min、20min和30min的灌注后发现其记忆时间为20min,而在成熟兔的时间至少在30min以上 [4] 。预实验中发现,2次异氟烷预处理的效果好于1次和3次预处理,本实验中,给予2次IsoP后,分别给予10min、20min和30min的冲洗,其LVEDP的升高程度均较IR组明显减小,LVDP的恢复百分比在复灌后30~60min的高峰值比较,冲洗10min和20min组明显高于IR组,冲洗30min组虽然也高于IR组但没有统计学差异;各组CK的释放高峰没有明显变化,但随着冲洗时间的延长,释放量有增加的趋势;测定存活面积百分比,冲洗30min组和IR组没有统计学差异。综合这些结果提示:缺血再灌注心肌对于IsoP的记忆持续时间至少持续20min,虽然30min仍然有轻微的保护作用,但也明显减弱。所以,冲洗时间的不同,所产生的保护作用程度也有不同,常业恬等 [5]用同样方法发现冲洗15min后的地氟醚仍显著地保护心肌。这种保护作用的记忆问题主要与PKC激活有关,PKC激活的重要特征是由细胞浆转至细胞膜及细胞骨架,预处理刺激诱导PKC缓慢转位至靶点,在随后的缺血期间PKC已经达到细胞膜及细胞骨架,可及时发挥细胞保护作用,即只要PKC仍处于转位状态,心肌预处理效应就能维持下去。Ping等 [6] 报道了有关PKC转位的资料,在兔的11种PKC亚型中,PKC-ε和PKC-η的选择性转位可能发挥了作用,因此测定总的PKC转位或活性无法反映各亚型的微妙变化。更有Liu等 [7] 认为只有PKC-ε发挥作用。Yao Z等 [4] 在体狗的模型上用K ATP 通道的开放剂bimakalim(3μg/min)10min,接着无药灌注1h,可以明显减少缺血再灌注后的心肌梗死面积,Kersten JR等 [8]用1MAC异氟醚给狗吸入30min,冲洗30min可以减少再灌注末的心肌梗死面积。认为心肌对这种药物预处理的急性记忆时间为30min,本实验结果与之基本一致,但这种保护作 用可以被0.1mg/kg的Glibenclamide所阻断,所以,可以肯定K ATP 通道在心脏对IsoP记忆时间中发挥了作用。Tonkovic-Capin M等 [9] 认为K ATP 通道在延迟保护作用中仍然发挥作用。
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    显然,需要进一步的临床研究心脏的确切记忆时间及其分子机制,从而从药物预处理的角度进行进一步研究,从而为临床合理地选用药物,在最佳时间应用达到最佳预期效果。

    参考文献

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    2 Yao Z,Gross GJ.A comparison of adenosine-induced cardioprotection and ischemic preconditioning indogs:efficacy time course,and role of K ATP channels.Circulation,1994,89:1229-1236.
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    3 Murry CE,Jenning RB,Reimer KA,et al.Preconditioning with ischemiˉa:a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium.Circulation,1986,74:1124-1136.

    4 Yao Z,Mizumura T,Mei DA,et al.K ATP channels and memory of isˉchemicpreconditioning in dogs:synergism between adenosine and K ATP channels.Am J Physiol,1997,272(1Pt2):334-342.

    5 常业恬,曹德权,陈艳萍,等.地氟醚诱导心肌预适应的实验研究.临床麻醉学杂志,2000,16:22.
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    6 Ping P,Zhang J,Qiu Y,et al.Ischemic preconditioning induces selective translocation of protein kinase C isoformsεandηin the eart of conscious rabbit without subcellular redistribution of total protein kinase C activiˉty.Circ Res,1997,81:404-414.

    7 Liu GS,Cohen MV,Mochly RD,et al.Protein kinase C-εis responsiˉble forthe protection of preconditioning in rabbit cardiomyocytes.J Mol Cell Cardiol,1999,31:1937-1948.
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    8 Kersten JR,Schmeling TJ,Pagel PS,et al.Isoflurane mimic ischemic preconditioning via activation of K ATP channels:Reduction of myocardial infart sizewith an acute memory phase.Anesthesiology,1997,87:361-370.

    9 Tonkovic-Capin M,Gross GJ,Bosnjak ZJ,et al.Delayed cardioprotecˉtion by isoflurane:role of K ATP channels.Am J Physiol Heart Circ Physiol2002,283(1):61-68.

    (收稿日期:2003-10-20)

    作者单位:1221002江苏省徐州医学院附属医院急救中心

    2江苏省麻醉医学研究所

    (编辑亦 平), 百拇医药(燕宪亮)