ω-3脂肪酸后處理保護大鼠心肌缺血再灌注損傷的血流動力學及形態(tài)學研究.pdf

1、研究背景:缺血再灌注損傷是一個涉及多種機制的復雜病理生理過程,隨著社會人口老齡化和心臟外科的不斷發(fā)展,冠脈的介入治療和體外循環(huán)手術得到了廣泛開展,術后可能出現的缺血再灌注損傷也逐漸成為目前研究的熱點問題,越來越受到心臟外科醫(yī)生和體外循環(huán)灌注師的重視。心肌缺血再灌注損傷是指在短時間心肌血供中斷,一定時間內恢復血供后原缺血心肌發(fā)生較血供恢復前更嚴重的損傷。研究表明氧自由基、鈣超載、心肌纖維能量代謝障礙、血管內皮細胞、一氧化氮、中性粒細胞聚集

2、和細胞凋亡等因素均可能參與發(fā)病過程。
　　 但長期以來,對于心肌保護的研究主要集中于低溫、停搏液等外源性保護機制的研究,使得心肌保護的應用相對局限。1986年Murry等發(fā)現狗心臟多次短暫的缺血可以減輕隨后較長時間的缺血再灌注帶來的心肌損傷,由此提出心肌缺血預處理的概念。后來大量的實驗研究也印證了心肌缺血預處理可以起到明確的心肌保護作用。但由于這種預處理需要在發(fā)生缺血前進行,使其臨床應用價值大大受限。對于很多心功能不全及終末期心

3、臟病人,其心臟功能往往已經很差,而手術治療不可避免的會產生心肌缺血再灌注損傷,導致其心臟功能進一步惡化,所以心肌保護的意義顯得尤為重要,但面對這樣的情況大部分傳統(tǒng)的心肌保護措施因為失去了應用的時機而顯得作用有限。針對已缺血心肌,如何設法減輕再灌注損傷,成為心肌保護研究的一個難點。2003年Zhao等發(fā)現心肌缺血后在再灌注前進行短暫的心肌缺血再灌注能保護心肌,對抗隨后的心肌缺血再灌注損傷,提出了缺血后處理這一內源性保護機制的概念,為缺血再

4、灌注損傷的防治提供了一個新的思路及方向。目前研究表明對已缺血的心肌于再灌注開始時給予適量藥物,可產生類似于后處理的心肌保護作用,即藥物模擬后處理。藥物模擬后處理的可操作性明顯強于常規(guī)意義上的缺血后處理,具有更為實際的臨床應用前景。
　　 自腺苷模擬后處理成功應用于心臟瓣膜置換手術中,證實其心肌保護作用確切,藥物后處理的研究成為心肌保護的重點。但目前文獻報道用于模擬后處理的藥物并不多,主要有腺苷、阿片類物質、揮發(fā)性麻醉藥物等,且由

5、于藥物本身的副作用或藥物本身的特點,使其臨床應用受到了一定的限制。那么尋找更加安全有效、便于臨床應用的缺血后處理藥物,無疑具有重要的臨床實用價值。近年來,ω-3脂肪酸在心肌保護方面的作用越來越引起研究者的關注。ω-3脂肪酸屬于多不飽和脂肪酸,主要包括α-亞麻酸、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等。
　　 作為營養(yǎng)制劑,不飽和脂肪酸已在臨床安全應用多年,近年來的研究表明ω-3脂肪酸有抗炎、調節(jié)免疫及臟器保護的作用。

6、Vande等人通過建立狗在體缺血再灌注損傷模型發(fā)現在復灌期間給予脂肪乳劑后狗心臟收縮功能明顯改善；McGuinness等在新西蘭白兔心肌缺血再灌注模型中發(fā)現,ω-3脂肪酸預處理可以誘導心肌細胞熱休克蛋白的大量表達,降低了心肌梗死面積。ω-3脂肪酸還可通過作用于心肌細胞的離子通道、離子泵、交換體等影響細胞膜的穩(wěn)定、氧化應激發(fā)揮其心肌保護的作用。有研究報道ω-3脂肪酸可以減少心肌耗氧量,減少心肌缺血再灌注時氧化應激及K+的丟失,從而減少再灌

7、注性心律失常。大規(guī)模的臨床試驗也證明每日攝入500mg/d或1g/d的含有EPA和DHA的多不飽和脂肪酸可顯著的減少心血管事件的發(fā)生幾率。因此,ω-3脂肪酸的心肌保護作用愈來愈引起人們的重視。
　　 目前ω-3脂肪酸的研究大部分都集中在其預處理對心肌的保護作用。由于藥物模擬后處理的機制尚不完全清楚,且缺乏大組的隨機、雙盲、對照、多中心的臨床觀察結果,因而目前尚無一種安全、高效的模擬后處理的藥物應用于臨床。本實驗旨在利用大鼠離體心

8、肌缺血再灌注損傷模型觀察ω-3脂肪酸后處理對大鼠心功能指標、心肌梗死面積以及心肌細胞線粒體損傷程度的影響,研究ω-3脂肪酸的心肌保護作用。
　　 目的:本研究采用大鼠心臟離體灌流模型,研究ω-3脂肪酸后處理是否能改善心臟缺血再灌注期間的機械做功,是否能有效減少心肌梗死面積,并用電子顯微鏡觀察心肌細胞線粒體形態(tài)及損傷程度,從而探討ω-3脂肪酸后處理是否具有心肌保護作用及其保護機制。為尋找一種可安全有效地應用于臨床心肌缺血再灌注防治

9、的藥物提供理論及實驗依據。
　　 材料和方法
　　 1.60只SPF級雄性SD大鼠,體重為200～300g,隨機分為持續(xù)灌注組(Con組),缺血再灌注組(I/R組),缺血后處理組(Post組)及ω-3脂肪酸后處理組(Post-ω組),每組15只。
　　 2.大鼠經腹腔注射肝素1000U/kg抗凝,半小時后經腹腔注射戊巴比妥鈉50mg/kg麻醉,麻醉后迅速固定在動物手術臺上,打開胸腔,在主動脈距其起始部4～5mm處

10、迅速將主動脈和其他血管一并剪斷,立即置于盛有4℃冷K—H液的培養(yǎng)皿中,洗凈殘血,簡單修剪后主動脈插管固定于Langendorff灌注裝置上,以含有95％的O2+5％的CO2的混合氣飽和K-H液灌注心臟。維持灌注液高度在100cm左右,灌流液溫度保持在37.0℃,灌注液pH保持在7.4。K-H液成分:NaCl118mmol/L,KCl3.2mmol/L,KH2PO41.2mmol/L,NaHCO325mmol/L,CaCl22.5mmol

11、/L,葡萄糖5.5mmol/L,MgSO41.6mmol/L,pH值7.4。Con組持續(xù)灌注150min,其余各組均平衡灌注30 min,全心缺血30 min,再灌注90 min,Post組在再灌注開始前進行4個循環(huán)的復灌20s/缺血20s,Post-ω組在再灌注開始前用ω-3脂肪酸持續(xù)灌注15min。
　　 3.于左心耳處剪開一小口,將帶有小乳膠水囊的測壓管經左房及二尖瓣口插入左心室,連接多通道生理記錄儀持續(xù)監(jiān)測血流動力學指標

12、,向小水囊里注入37℃的生理鹽水,使左心室舒張壓為4～5mmHg,整個實驗過程都保持此前負荷不變,記錄平衡灌注末及再灌注30min、60min、90min時左室舒張末壓(LVEDP)、左室發(fā)展壓(LVDP)、左室最大收縮壓(LVSF)、左室內壓上升最大速率(+dp/dtmax)、左室內壓下降最大速率(-dp/dtmax)。實驗結束后將心肌由心尖部向心底部切成1mm厚的薄片,TTC染色后存活心肌呈磚紅色,梗死區(qū)不著色呈灰白色,置于玻片上,

13、拍照后以Image J1.37軟件計算心肌梗死面積百分比。并取心尖部組織戊二醛固定后制成標本通過透射電子顯微鏡11500倍放大下進行隨機拍照觀察線粒體形態(tài)。
　　 結果
　　 1.大鼠心臟血流動力學變化:各組平衡灌注末心功能指標組間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),與Con組相比,后三組大鼠心功能均存在不同程度的損害,與I/R組相比,Post-ω組可明顯增加復灌30min、60min及90min左室內壓上升最大速率(+d

14、p/dtmax,P<0.01)和左室內壓下降最大速率(-dp/dtmax,P<0.05)。與I/R組相比,Post組也可增加+dp/dtmax和-dp/dtmax,但結果無顯著差異性(P>0.05)。
　　 2.大鼠心肌梗死面積的影響:經圖像分析系統(tǒng)分析后得出各組心肌梗死面積百分比為:Con組(11.14±3.09),I/R組(34.15±3.06),Post組(26.94±2.73),Post-ω組(23.28±2.60)。與

15、I/R組比較,Post組及Post-ω組可顯著減少大鼠心肌梗死面積(P<0.01),Post組與Post-ω組組間比較無明顯差異性(P>0.05)。
　　 3.大鼠心肌線粒體透射電鏡下超微結構的變化:Con組大鼠心肌線粒體體積基本正常,包膜完整,嵴排列整體、連續(xù),基質密度正常；I/R組心肌細胞線粒體大量腫脹變形,嵴數量明顯減少,斷裂、溶解,線粒體基質電子密度降低,線粒體體積變??；Post組線粒體結構和I/R組相比病變有所改善,但