联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用及其机制的实验研究
背景: 急性心肌梗死发生后，尽早恢复缺血区血流灌注，是缩小心肌梗死面积和改善患者临床转归最为有效的手段。但是恢复心肌血流灌注后，心肌损伤反而加重，此现象被称之为心肌缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury)，这是导致急性心肌梗死患者伤残甚至死亡的重要原因。多个研究证实单独应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理对心肌缺血再灌注损伤均具有一定的保护作用，但是两者的心肌保护作用均明显较弱。 现已明确，各种心肌保护措施能产生不同的激活因子，通过再灌注损伤救援激酶途径、生存激活因子增强途径等的介导，激活最终的效应因子线粒体三磷酸腺苷敏感钾通道以及线粒体通透性转换孔而发挥心肌保护效应。细胞凋亡在心肌缺血再灌注损伤的发生机制中扮演着重要角色，抑制再灌注过程中的细胞凋亡是各种干预措施心肌保护作用机制的交汇点。因此，我们设计实验联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理，以期会较单独应用两种保护措施在不同水平和不同途径激活更多的信号传导通路而获得有益的协同性心肌保护作用。 本实验从临床角度出发，拟观察联合应用这两种极具临床应用前景的干预措施——肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理能否获得协同性的心肌保护效应，以及其可能存在的机制。全部实验共分为三个部分: 实验一:联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理对心肌缺血再灌注损伤的保护作用 采用大鼠在体心肌缺血再灌注损伤模型，60只大鼠分为6组，分别为空白对照组（Sham组）、缺血再灌注组(IR组)、缺血预处理组（IPC组）、肢体远隔缺血后处理组（RIP组）、吗啡后处理组（M组）及联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理组(M+RIP组)。实验过程中连续监测心律失常情况并进行评分，并检测血清CK-MB和cTnⅠ的浓度，并测定心肌梗死面积。 结果显示，联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理，其再灌注期心律失常发生率及评分明显低于IR组，且与IPC心律失常发生率及评分之间无显著差别;血清CK-MB及cTnⅠ的浓度较IR组明显降低，且与IPC组无显著差别;并且其梗死面积较IR组显著缩小，与IPC组心肌梗死面积无显著统计学差别。 实验二:联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理对心肌缺血再灌注损伤中细胞凋亡的影响 采用在体心肌缺血再灌注模型，60只大鼠分为4个实验组，分别为IR组、RIP组、M组及M+RIP组。再灌注末期留取缺血中心区、缺血交界区和非缺血区的心肌组织标本，分别应用Tunel染色检测计算心肌细胞凋亡指数;通过实时定量PCR技术检测心肌细胞凋亡相关基因Bcl-2和Bax表达;取缺血中心区组织，在光学显微镜及电子显微镜下观察心肌细胞形态。 在缺血中心区及其周边，M+RIP组心肌细胞凋亡指数较IR组及M组显著降低，抗凋亡作用的Bcl-2基因表达较IR组、RIP组及M组显著升高，而促凋亡作用的Bax基因表达则较IR组、RIP组及M组显著降低，故而其Bcl-2/Bax较IR组、RIP组及M组显著升高;在光学显微镜及电子显微镜下观察，M+RIP组心肌纤维排列尚整齐，可见少量心肌细胞变性及心肌组织水肿，线粒体结构基本完整，稍肿胀;可见联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理能够显著抑制细胞凋亡，促进细胞生存。 实验三:PI3K/Akt和JAK/STAT-3信号传导通路在联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理心肌保护效应中作用的实验研究 采用在体心肌缺血再灌注模型，80只大鼠分为4组: IR组、RIP组、M组及M+RIP组;每组实验分为两个部分。第一部分:再灌注末期留取缺血区和非缺血区的心肌组织标本，分别应用蛋白印迹分析检测心肌细胞内p-STAT-3和STAT-3、p-Akt和Akt的蛋白表达情况，并通过实时定量PCR技术检测心肌细胞内STAT-3和Akt基因mRNA表达情况;第二部分:大鼠建模成功后，于LAD结扎后10min分别静脉注射PI3K/Akt及JAK/STAT-3通道特异性阻滞剂LY294002及AG490，从而探讨RISK和SAFE信号传导通路在上述干预措施心肌保护作用中的地位。 联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理，在缺血中心区，蛋白印迹检测显示p-STAT-3/STAT-3及p-Akt/Akt较IR组、RIP组及M组显著提高，PCR检测显示STAT-3和Akt基因mRNA表达显著升高，说明联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理能够显著激活PI3K/Akt和JAK/STAT-3信号传导通路，介导心肌保护效应;应用PI3K抑制剂LY294002，能够完全逆转联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理的心肌保护效应;应用JAK2抑制剂AG490，仅能部分逆转联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理的心肌保护效应，故而联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理时，其对PI3K/Akt和JAK/STAT-3信号传导通路有更加强烈的激活作用，其心肌保护效应依赖PI3K/Akt通路的完整，部分依赖JAK/STAT-3信号转导通路的完整。 结论: 通过本实验，我们可得出以下结论: 1.采用大鼠在体心肌缺血再灌注损伤模型，联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理，可获得协同性的心肌保护作用，其心肌保护能力可达到缺血预处理水平。 2.联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理，可显著抑制心肌细胞凋亡，心肌细胞形态学明显改善。 3.联合应用肢体远隔缺血后处理和吗啡后处理能显著激活PI3K/Akt和JAK/STAT-3信号传导通路，发挥强大的心肌保护作用;其心肌保护效应依赖PI3K/Akt通路的完整，部分依赖JAK/STAT-3信号转导通路的完整。
心肌缺血;再灌注损伤;肢体远隔缺血后处理;吗啡后处理;细胞凋亡;动物模型
北京协和医学院;中国医学科学院;清华大学医学部;北京协和医学院中国医学科学院
博士
麻醉学
薛富善
2015
中文
R614
146
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）