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随着人们生活方式和饮食结构的改变,冠心病(coronary artery disease, CAD)的发病率大幅度上升,急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI )是CAD中最凶险中的一种类型,发病迅猛,预计到2020年全世界各种疾病死因中AMI将从第五位上升为第一位。因此,在大力倡导预防CAD的同时,人们对有关心肌保护的研究也给予了越来越多的关注。缺血预处理(ischemic preconditioning, IP)是通过刺激机体产生内源性物质来减轻组织缺血损伤,目前被证明是最为有效的内源性心肌保护机制。随着研究的不断深入发现,IP对远隔器官的缺血(再灌注)损伤也有保护作用。IP是一个复杂的病理生理学过程,有多种信号分子和效应因子的参与。研究发现,缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α)在缺血缺氧的调控中起着重要作用,它可以诱导大量与低氧应答有关的基因表达,改善组织缺血状况。HIF-1α在远距缺血预处理中对缺血心肌的保护作用尚不清楚,研究IP对心肌的保护作用以及HIF-1α基因IP后缺血心肌中的动态变化,对探讨HIF-1α在缺血过程中的作用及机制具有重要的意义,为临床早期治疗CAD提供重要的理论依据。目的:观察远距缺血预处理心肌梗死范围的变化以及HIF-1α基因在缺血心肌中的表达,探讨HIF-1α在远距缺血预处理中对缺血心肌的可能保作用。方法:选用清洁级雄性体重250～300g的成年SD大鼠,建立AMI和IP模型。将大鼠随机分为4大组:①正常对照组:不作任何处理;②AMI组:结扎左冠状动脉前降支(left anterior descending coronary artery, LAD);③肾缺血预处理(renal ischemic preconditioning, RIP)组:肾动脉夹闭再开放各5min,反复3次,随后复制AMI模型;④下肢缺血预处理(limb ischemic preconditioning, LIP)组:下肢动脉夹闭再开放各5min,反复4次,随后复制AMI模型。按不同时间点将后三组分为缺血后1h、2h、4h、6h、12h 5小组。实验过程中,记录心外膜电图;应用伊文思蓝(Evans)及氯化三苯硝基四氮唑红(TTC)染色,测定心肌梗死范围;各组于实验结束后取大鼠左室缺血心肌组织用HE染色观察心肌病理变化;应用RT-PCR测定各组心肌缺血区HIF-1α基因表达情况。应用SPSS13.0统计软件对数据进行分析,各组内及组间差异的比较采用单因素方差分析(One-Way ANOVA),认为P<0.05有统计学意义。结果:1.模型制作:LAD结扎术后结扎线以下心肌颜色变暗, 20min内心电图ST段、T波进行性抬高,HE染色见心肌细胞变性、坏死,左室心肌经伊文思蓝和TTC染色后见蓝色正常区、砖红色缺血区和灰白色坏死区,表明AMI模型复制成功;夹闭肾和下肢动脉,肾和下肢颜色变青紫,开放后恢复红色,表明肾和下肢IP模型复制成功;2.心肌梗死范围:RIP组和LIP组梗死心肌范围占危险区心肌重量百分比(分别为46.18%±6.15%和46.92%±6.69%)与AMI组(66.44%±19.24%)比较明显减小(P<0.05);RIP组和LIP组心肌梗死范围无明显差别;3.病理学变化:HE染色光镜观察,正常对照组心肌纤维排列整齐,细胞边界完整,心肌横纹清晰。AMI组缺血1h心肌缺血区见少量中性粒细胞浸润,心肌细胞肿胀,未见明显坏死灶。随着缺血时间延长,缺血区心肌中性粒细胞增多,心肌细胞肿胀变性逐渐加重,6h后大量心肌细胞水肿、变性,出现坏死灶,横纹不清楚,12h后坏死范围扩大。RIP组和LIP组缺血心肌较相同时间点的AMI组相应地减轻;RIP组与LIP组相同时间点的心肌损伤程度相似;4.基因表达:①总RNA的提取:在琼脂凝胶电泳上,可见28s和18s两个清晰带,28s与18s比值约为2:1,未见明显降解。②HIF-1αmRNA在心肌中的表达:HIF-1αmRNA在正常心肌中有表达(0.65±0.10),AMI组缺血心肌HIF-1αmRNA表达在心肌缺血后1h开始升高(0.75±0.06, vs NC组P<0.05),2h达高峰(0.89±0.03, vs NC组P<0.01),4h后开始降低(0.74±0.04, vs NC组P<0.05),6h时回落到正常水平(0.64±0.04) ,至12h一直维持在正常水平(0.64±0.05);RIP组1h (0.47±0.04, vs AMI 1h组P<0.01)、2h (0.39±0.09, vs AMI 2h组P<0.01)明显降低,4h降至最低值(0.28±0.02, vs AMI 4h组P<0.01),6h后逐渐升高(0.55±0.12, vs AMI 6h组P<0.05),至12h达正常水平(0.58±0.03);LIP组缺血心肌HIF-1αmRNA表达与RIP组存在类似的动态变化,分别为0.42±0.05 (vs AMI 1h组P<0.01),0.35±0.05 (vs AMI 2h组P<0.01),0.28±0.05 (vsAMI 4h组P<0.01),0.60±0.02,0.63±0.03。RIP组和LIP组缺血心肌HIF-1αmRNA表达无明显差别(P>0.05)。结论:1.缺血心肌中HIF-1αmRNA表达上调早于心肌坏死灶的出现,提示HIF-1α可作为急性心肌缺血的敏感性标志;2.远距缺血预处理对急性缺血心肌有保护作用,HIF-1αmRNA表达减少可能是其分子机制之一。