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目的:观察缺血、乳化异氟醚和吡那地尔后处理对缺血再灌注损伤大鼠心脏功能的影响,并探讨Nrf2-ARE通路在缺血、乳化异氟醚和吡那地尔后处理心肌保护作用中的激活机制;以及不同浓度乳化异氟醚和不同浓度吡那地尔后处理心肌保护作用差异的原因,即证明上述后处理方式诱发的ROS水平是否与心肌保护效果有关。方法:1.研究Nrf2-ARE通路的激活机制分组及检测指标1.1分组SD雄性大鼠72只,随机分为9组,每组8只,分别为:正常组(N组)、缺血再灌注组(Con组)、缺血后处理组(IPO组)、乳化异氟醚后处理组(1.68mM,EI2)、脂肪乳后处理组(FAT组)、吡那地尔后处理组(50μM,P50组)、N-(2-巯基丙酰)-甘氨酸(MPG,2mM)+缺血后处理组(M+IPO组)、MPG+乳化异氟醚后处理组(1.68mM,M+EI2)、MPG+吡那地尔后处理组(50μM, M+P50组)。1.2各组灌注方案:(1)正常组(N组):K-H液灌注平衡20min后续灌100min。(2)缺血再灌注组(Con组):K-H液灌注平衡20min,4℃ST.Thomas停跳液停跳后并32℃缺血40min,再灌注60min。(3)缺血后处理组(IPO组):于再灌注开始即刻进行10s的再灌注和10s的缺血,共6个循环后再灌注58min。(4)乳化异氟醚后处理组(EI2组):于再灌注开始即刻给予EI2处理2min,再灌58min。后处理药物均用K-H液稀释。(5)脂肪乳后处理组(FAT组):于再灌注开始即刻给予作为EI载体的等体积的FAT处理2min,再灌58min。(6)吡那地尔后处理组(P50组):于再灌注开始即刻给予P50处理2min,再灌58min。(7)M+IPO组和M+药物(EI2、P50)后处理组,分别于再灌注即刻予含MPG的K-H液灌注3min,再IPO或药物处理2min,再灌55min。1.3观察指标(1)记录各组平衡末及再灌末的左室发展压(LVDP)、心率(HR)、左室舒张末压(LVEDP)、以及+dp/dtmax等心功能各指标的变化,并收集再灌末左室心肌组织。(2)电镜观察心肌组织超微结构的变化及线粒体Flameng评分情况。(3)采用Real-Time PCR和Western blotting方法,检测再灌末各组心肌组织中血红素加氧酶1(HO-1)、醌氧化还原酶(NQO1)、超氧化物歧化酶1(SOD1)及核因子相关因子-2(Nrf2)基因mRNA转录及蛋白质表达的情况。2检测三种后处理方式对ROS水平的影响2.1分组SD雄性大鼠60只,随机分为10组,每组6只,分别为:正常组(N组)、缺血再灌注组(Con组)、缺血后处理组(IPO组)、不同浓度的乳化异氟醚后处理组(0.84、1.68、2.52mM;EI1、EI2、EI3组)、脂肪乳后处理组(FAT组)、不同浓度的吡那地尔后处理组(10、30、50μM;P10、P30、P50组)。2.2各组灌注方案同1.22.3大鼠ROS水平检测:每组在再灌5min时和再灌末时取左室组织检测ROS水平(u/ml)。结果:1.心脏整体功能:平衡末各组间心功能各项指标均无明显差异。再灌末HR和LVDP及+dp/dtmax:与N组比较,其余各组均有下降;与Con组比较, IPO和EI2及P50组均显著升高(P <0.05);与IPO组比较,M+IPO组较之明显下降(P <0.05),而EI2和P50组无明显差异;和EI2组比较,FAT组和M+EI2组均有明显下降(P <0.05);与P50组比较,M+P50组HR和LVDP及+dp/dtmax显著降低(P <0.05)。再灌末LVEDP:与N组比较,其余各组有所升高,其中Con组和FAT组升高明显(P <0.05);与Con组比较,各组均降低,其中IPO组、EI2组、FAT组及P50组降低较为显著(P <0.05);与IPO组比较,EI2组和P50组变化不大,M+IPO组显著升高(P <0.05);与EI2组比较,FAT组和M+EI2组明显升高(P <0.05);与P50组比较,M+P50组LVEDP显著升高(P <0.05)。2.电镜观察心肌细胞超微结构和线粒体Flameng评分。2.1心肌细胞超微结构:N组超微结构形态基本正常;Con组超微结构损伤最严重;IPO组、EI2组和P50组优于Con组、EI2优于FAT组,M+IPO组较IPO组损伤严重,M+EI2组较EI2组损伤严重,M+P50组较P50组损伤严重。2.2线粒体Flameng评分:与N组相比,其余各组分数显著升高(P <0.05),IPO组、EI2组和P50组评分明显低于Con组和对应应用MPG的组(P <0.05),IPO组、EI2组和P50组三组间评分没有差异。3. HO-1、NQO1、SOD1及Nrf2mRNA表达量:与N组比较,其它各组的Nrf2、HO-1、NQO1及SOD1基因mRNA表达量均降低;与Con组相比,IPO组、EI2和P50组各目的基因mRNA的表达量显著增高(P <0.05),且三组间各目的基因mRNA的表达量相当;而IPO、EI2和P50组各目的基因mRNA的表达量均分别高于加用活性氧清除剂MPG处理组(P <0.05);各目的基因mRNA在EI2组的表达显著高于FAT组(P <0.05)。4. HO-1、NQO1、SOD1及Nrf2蛋白表达量:各目的蛋白在N组表达量最高(P<0.05),在Con组表达量最低;与Con组比较,各目的蛋白在IPO、EI2和P50组表达显著增高(P <0.05),而IPO、EI2和P50组表达量相当,且各目的蛋白在IPO、EI2和P50组的表达量比与之对应的加用活性氧清除剂(MPG)的组明显增高(P <0.05);各目的蛋白在EI2组的表达显著高于FAT组(P <0.05)。5.不同后处理方式对大鼠心肌组织ROS的影响N组心肌组织所含ROS量最低,Con组心肌组织所含ROS量最高,且IPO、EI2及P50组的ROS量在各组再灌末和再灌注5min时差异明显(P <0.05);IPO、EI2及P50组心肌组织所含ROS量在再灌注5min时显著高于N组(P <0.05),但明显低于Con组和FAT组(P <0.05), P50组和EI2组在再灌注5min时产生的ROS量与IPO组相当;而IPO、EI2及P50组心肌组织所含ROS量在再灌末均显著低于Con组和FAT组(P <0.05)。不同浓度EI组的ROS在再灌注5min时均有差异(P <0.05),EI2组居中;与再灌注5min比较,不同浓度组ROS在再灌末均降低(P <0.05);三个浓度组ROS含量在再灌末时差异明显(P <0.05),EI2组较另两浓度组低,且均低于Con组(P <0.05)。EI在三个不同浓度范围内,再灌末的ROS量与Nrf2的基因和蛋白的表达成高度负性相关。不同浓度pinacidil组的ROS在再灌注5min时均有差异(P <0.05),P50组最高;P10组、P50组ROS在再灌末与再灌注5min比较有差异(P <0.05);且三个浓度组ROS含量在再灌末时不完全有差异,但P50组较另两浓度组低,且均低于Con组(P <0.05)。Pinacidil在三个不同浓度范围内,再灌末的ROS量与Nrf2的基因和蛋白的表达也成高度负性相关。结论:1.缺血后处理、吡那地尔和乳化异氟醚后处理通过在再灌注早期产生适量的ROS激活Nrf2-ARE通路,调控其下游的抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶,减少再灌注期间大量ROS的产生,从而起到抗心肌缺血再灌注损伤的作用,改善缺血后心肌的结构和功能。2.不同浓度的两种药物(吡那地尔和乳化异氟醚)后处理,通过在再灌注早期产生不同水平的ROS,激活Nrf2-ARE通路,起到不同水平的心肌保护作用。其中,吡那地尔(50μM)和乳化异氟醚(1.68mM)再灌注早期产生的ROS量最适宜,起到的心肌保护效果最佳。