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目的:心血管疾病一直是人类面临的主要健康问题,缺血性心脏病则是死亡的主要病因。然而,介入和外科手术等治疗方法不但没有减轻心肌缺血程度,反而可能加重心肌损伤,被称为心肌缺血再灌注损伤。研究表明,对缺血心肌再灌注之前进行缺血后处理可以减轻损伤。但因为临床的复杂因素影响,比如合并高胆固醇血症,则可取消缺血后处理的心脏保护作用。因此,寻找有效的干预手段来抑制合并复杂临床因素的心肌缺血再灌注损伤,成为大家关注的研究方向。心肌缺血再灌注损伤的发生可能与过度开放的线粒体膜通透性转换孔、内质网应激过度激活、再灌注损伤挽救激酶途径及细胞凋亡途径的过度激活等机制相关。番茄红素属于类胡萝卜素的一种,是天然的抗氧化剂,有研究已证明,可以通过抑制内质网应激过度激活和阻断线粒体膜通透性转换孔开放来减轻心肌缺血再灌注损伤。综上所述,本研究旨在明确番茄红素对缺血后处理高胆固醇血症大鼠心肌缺血再灌注损伤的作用,并揭示发挥作用的机制。研究方法:第一部分:番茄红素对缺血后处理高胆固醇血症大鼠心肌缺血再灌注损伤的作用研究。1、高胆固醇血症大鼠模型的建立及判定。将高胆固醇饮食组(HCD组)的90只大鼠连续喂食富含胆固醇的高胆固醇饲料,12周后,使用血脂检测试剂盒测定总胆固醇(TC),高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)的血清值,并进行两组血脂结果对比,判定高胆固醇血症大鼠模型的建立。2、应用Langendorff装置制备实验大鼠离体心脏缺血再灌注损伤模型。分离实验大鼠心脏,缺血再灌注组(IR组)进行全心缺血30分钟,之后模拟缺血后再灌注60分钟;缺血后处理组(IPoC组)在恢复灌注前给予2分钟(10s缺血/10s再灌注×6次)的缺血后处理,余同IR组;番茄红素预处理组(LP5组或LP20组)于心脏离体前5日开始,每日给予腹腔注射5mg/kg或20mg/kg的番茄红素溶剂,余同IR组;番茄红素+缺血后处理组(LP5+IPoC组)于心脏离体前5日开始,每日给予腹腔注射5mg/kg的番茄红素溶剂,余同IPoC组;4-苯基丁酸钠预处理组(4-PBA组)在缺血前1小时给予腹腔内注射20mg/kg的内质网应激抑制剂4-苯基丁酸钠溶剂,余同IR组。3、实验大鼠离体心脏心功能的检测。于实验大鼠离体心脏缺血前的平衡阶段(10分钟)、缺血后再灌注30分钟时以及缺血后再灌注60分钟时,监测并记录反映心脏功能的相关指标:心率(HR),左心室发展压(LVDevP),左心室内压最大上升及下降速率(+dp/d及-dp/dt)。4、使用检测试剂盒,对灌注过程中从心肌细胞释放到冠状动脉流出液中的乳酸脱氢酶(LDH)及肌酸激酶同工酶MB(CK-MB)进行活性测定,评估心肌损伤的酶学变化。5、HE染色检测实验大鼠离体心脏心肌细胞显微结构的损伤情况,并进行心肌损伤评分。6、电子显微镜检测实验大鼠离体心脏心肌细胞的线粒体损伤程度。7、TTC染色法检测实验大鼠离体心脏的心肌梗死程度。第二部分:番茄红素对缺血后处理高胆固醇血症大鼠心肌缺血再灌注损伤作用的机制研究。1、钙诱导法检测实验大鼠离体心脏的心肌细胞MPTP开放情况。2、蛋白质印迹法(Western blot)检测内质网应激(ERS)标志物,再灌注损伤挽救激酶(RISK)途径和线粒体凋亡途径相关蛋白的变化。3、TUNEL法检测实验大鼠离体心脏的心肌细胞凋亡情况。结果:第一部分:1、12周后,与ND组相比,HCD组的血清TC和LDL-C水平显著升高。LP用药前后比较,血清TC和LDL-C水平无显著差异。2、IPoC组、LP-5组与IR组相比,心功能、CK-MB和LDH的释放量、心肌显微结构的损伤程度及心肌梗死百分比值无显著改善。3、IPoC+LP-5组、LP-20组和4-PBA组与IR组相比,心功能、CK-MB和LDH的释放量、心肌显微结构的损伤程度及心肌梗死百分比值显著改善。第二部分:1、IPoC组、LP-5组与IR组相比,心肌线粒体对钙诱导MPTP开放的敏感性及min/max A540值无显著变化,GRP78、CHOP的蛋白表达水平和AKT、ERK1/2、GSK-3β的磷酸化水平及Cytochrome C、Cleaved Caspase9、Cleaved Caspase3的蛋白表达水平均无显著改变,心肌细胞凋亡率无显著变化。2、IPoC+LP-5组、LP-20组和4-PBA组与IR组比较,心肌线粒体对钙诱导MPTP开放的敏感性显著下降,min/max A540值显著升高,GRP78和CHOP的蛋白表达水平显著降低,AKT、ERK1/2、GSK-3β的磷酸化水平显著升高,Cytochrome C、Cleaved Caspase9和Cleaved Caspase3的蛋白表达水平显著降低,心肌细胞凋亡率显著降低。结论:1、LP有减轻缺血后处理高胆固醇血症大鼠心肌缺血再灌注损伤的作用。2、LP是通过激活RISK途径的活化和抑制ERS,抑制MPTP开放及抑制线粒体凋亡通路的激活,发挥减轻缺血后处理高胆固醇血症大鼠心肌缺血再灌注损伤的作用。