缺血后處理對心臟直視手術(shù)心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用.pdf

1、缺血再灌注損傷的防治一直是心血管領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。在保護(hù)心肌缺血再灌注損傷的各種措施中缺血預(yù)處理尤為引人注目。1986年，Murry等發(fā)現(xiàn)，一次或多次短暫的冠狀動脈缺血可以使心肌在隨后長時間缺血中得到保護(hù)，從而提出了缺血預(yù)處理(ischemicpreconditioning，IPC)的概念。 然而，在臨床上IPC作為一種防治缺血再灌注損傷的措施其應(yīng)用受到一定限制，因?yàn)槿毖拈_始往往難以預(yù)測，但再灌注的開始往往在醫(yī)生的控制之下，是可

2、以預(yù)測的，所以在再灌注的開始實(shí)施某種心肌保護(hù)措施是可行的。最近，有學(xué)者提出了缺血后處理概念，即心肌經(jīng)過一段較長時間的缺血，在再灌注開始前經(jīng)過連續(xù)幾次短暫的缺血再灌注，可以對隨后再灌注的心肌產(chǎn)生保護(hù)作用，這種現(xiàn)象稱之為缺血后處理。缺血心肌及時的再灌注是必要的，但有證據(jù)表明缺血的心肌突然恢復(fù)血流會引起心肌較缺血期更嚴(yán)重的損害。 在心臟外科手術(shù)期間，長時間的阻斷冠脈血流導(dǎo)致不可逆的心肌細(xì)胞損害和缺血再灌注損傷。傳統(tǒng)的心肌保護(hù)措施如低溫

3、、冷心臟麻痹液等心肌保護(hù)方法其效果均不夠滿意。尋找與傳統(tǒng)的心肌保護(hù)方案效果相當(dāng)或更好的內(nèi)源性心肌保護(hù)措施，在心臟外科手術(shù)中更加重要。缺血后處理作為一個內(nèi)源性心肌保護(hù)措施對局部缺血再灌注損傷的保護(hù)作用已有報(bào)道，但對于體外循環(huán)(cardiopulmonarybypass，CPB)手術(shù)全心缺血的保護(hù)作用未見報(bào)道，我們選擇豬這種心臟與人類最接近的動物，建立CPB缺血再灌注模型，探討缺血預(yù)處理和缺血后處理對CPB手術(shù)的心肌保護(hù)效應(yīng)及其作用機(jī)制，為

4、防治缺血再灌注損傷提供依據(jù)和理論基礎(chǔ)。采用原位化學(xué)法(TUNEL)、流式細(xì)胞法檢測細(xì)胞凋亡率；透射電鏡(TEM)觀察心肌超微結(jié)構(gòu)的變化；流式細(xì)胞法檢測凋亡相關(guān)基因蛋白的表達(dá)(Bcl-2，Bax，fas，caspase-3)；以心肌酶(CKMB，LDH)釋放、肌鈣蛋白(troponin)釋放反映心肌損傷后其壞死程度；通過血超氧化物岐化酶(SOD)活性及丙二醛(MAD)含量測定反映氧化水平；采用Swan-Ganz導(dǎo)管及熱稀釋原理測定心排血量

5、來監(jiān)測血流動力學(xué)變化。采用RM-6280多道生理儀記錄左心室收縮功能指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)共包括四部分。 1.缺血后處理對豬心肌ATP酶活性和血流動力學(xué)的影響在心臟外科手術(shù)中心肌保護(hù)技術(shù)雖然有了明顯提高，但術(shù)后心功能障礙仍有很高的發(fā)生率和死亡率。對于那些合并其他危險(xiǎn)因素的年老、體弱、心功能下降而需進(jìn)行心臟手術(shù)的病人，進(jìn)一步改善心肌保護(hù)技術(shù)是必要的。 目的：觀察缺血后處理對豬心肌ATP酶活性和血流動力學(xué)的影響，進(jìn)一步了解缺血后處理的

6、心肌保護(hù)作用。 方法：30只小型約克豬(體重35-40kg)被隨機(jī)分為5組。組1：(CPB組，n=6)：單純CPB，不阻斷升主動脈；組2(ACC組，n=6)：于CPB開始后并行循環(huán)45min，阻斷主動脈90min，開放主動脈后心臟再灌注120min；組3(pre-con組，n=6)：升主動脈阻斷前進(jìn)行心臟缺血預(yù)處理(阻斷升主動脈5min、開放10min，重復(fù)3次)，余處理與組2相同；細(xì)4(post-con組，n=6)：并行循環(huán)4

7、5min，阻斷主動脈90min，開放主動脈后心臟再灌注120min；再灌注開始進(jìn)行缺血后處理(阻斷升主動脈30s后開放30s，重復(fù)3次，共3min)；組5(pre-con+post-con組，n=6)：升主動脈阻斷前進(jìn)行心臟缺血預(yù)處理(阻斷升主動脈5min、開放10min，重復(fù)3次)，阻斷主動脈90min，開放主動脈心臟再灌注120min，再灌注開始進(jìn)行心肌缺血后處理(阻斷升主動脈30s、開放30s，重復(fù)3次共3min)。動物采取氣管插

8、管全身麻醉，輔助呼吸。胸部正中切口，肝素化(3mg/kg)。 結(jié)論：在再灌注開始的短暫缺血再灌注產(chǎn)生的缺血后處理，可以保護(hù)心肌收縮功能、改善缺血后心功能的恢復(fù)。缺血后處理能抑制心肌組織ATP酶活性的下降，可以通過減輕缺血再灌注期間的Ca2+超載發(fā)揮心肌保護(hù)作用。 2.缺血后處理對豬心肌超微結(jié)構(gòu)和肌鈣蛋白的影響目的：缺血再灌注損傷不但會導(dǎo)致心功能下降、能量代謝的改變，還會造成心肌結(jié)構(gòu)的損傷和心肌酶譜的改變。 方法：

9、使用上述CPB缺血再灌注模型，在再灌注結(jié)束后取左心室全層心肌適量固定，用透射電鏡觀察各組心肌細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)改變。在CPB前、缺血90min、再灌注30、60、90、120min采靜脈血檢測血LDH、CKMB和TropninⅠ水平。 結(jié)果：缺血再灌注組心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)損傷較重，心肌細(xì)胞水腫、線粒體損傷明顯，而缺血預(yù)處理組、缺血后處理組及預(yù)處理+后處理組的細(xì)胞及線粒體損傷較輕。 結(jié)論：在再灌注開始前反復(fù)短暫的缺血再灌注產(chǎn)生的

10、缺血后適應(yīng)，可以減輕心肌超微結(jié)構(gòu)的損傷、抑制心肌酶漏出和肌鈣蛋白的釋放，減輕心肌缺血再灌注損傷而發(fā)揮心肌保護(hù)作用。 3.缺血后處理對豬心肌細(xì)胞凋亡及Bcl-2、Bax基因蛋白表達(dá)的影響細(xì)胞凋亡是一種特殊的死亡形式，它不同于細(xì)胞壞死，是由特殊基因調(diào)控的細(xì)胞主動性“自殺”過程。 目的：探討細(xì)胞凋亡在心肌缺血再灌注損傷中的作用以及缺血后處理能否抑制心肌細(xì)胞凋亡，進(jìn)而為防治心肌缺血再灌注損傷，恢復(fù)心肌細(xì)胞功能提供理論依據(jù)。

11、 方法：動物模型及分組同前，在再灌注結(jié)束后取左心室心肌適量并用75％酒精固定。流式細(xì)胞法觀察各組心肌細(xì)胞凋亡以及相應(yīng)調(diào)控基因蛋白Bcl-2、Bax的表達(dá)。 結(jié)果：缺血再灌注組細(xì)胞凋亡率為23.42±2.27％，缺血預(yù)處理組為10.7±1.14％，缺血后處理組為11.20±1.67％，預(yù)處理+后處理組為12.30±0.57％。缺血再灌注組細(xì)胞凋亡率明顯高于后三組(p＜0.01)。 結(jié)論：心肌缺血再灌注損傷可誘發(fā)心肌細(xì)胞凋

12、亡，缺血后處理能明顯減少缺血再灌注所誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生率，減輕缺血再灌注損傷。缺血后處理減輕缺血再灌注損傷的機(jī)理可能與其能明顯減少心肌細(xì)胞凋亡有關(guān)。缺血后處理可上調(diào)Bcl-2基因蛋白的表達(dá)，下調(diào)Bax基因蛋白的的表達(dá)，抑制心肌細(xì)胞凋亡，減輕缺血再灌注損傷。缺血后處理與缺血預(yù)處理對心肌細(xì)胞凋亡及Bcl-2、Bax基因蛋白表達(dá)的影響作用相近。 4.缺血后處理對豬心肌細(xì)胞fas基因蛋白表達(dá)及caspase-3活性的影響缺血再灌注

13、損傷可以激活Fas/Fas配體/caspase死亡信號通路，介導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡。Fas是一種屬于腫瘤壞死因子家族的跨膜蛋白，F(xiàn)as與其配體FasL結(jié)合可以激活誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的的信號，引起細(xì)胞凋亡。 目的：探討缺血后處理對豬心肌細(xì)胞fas基因蛋白表達(dá)及caspase-3活性的影響 結(jié)果：原位化學(xué)法測得心肌細(xì)胞凋亡率缺血預(yù)處理組(10.46±0.91％)、缺血后處理組(9.68±0.59％)和預(yù)處理+后處理組(11.35±1.3

14、7％)顯著低于缺血再灌注組(19.75±1.81％)；流式細(xì)胞法測得Fas，caspase-3熒光表達(dá)指數(shù)(Fluorescenceindex，F(xiàn)I)，缺血預(yù)處理組(1.24±0.13和1.32±0.13)、缺血后處理組(1.27±0.07和1.33±0.08)和預(yù)處理+后處理組(1.27±0.14和1.31±0.12)顯著低于缺血再灌注組(1.74±0.11和1.99±0.12)； 結(jié)論：Fas，caspase-3表達(dá)改變參與

15、了心肌細(xì)胞凋亡及缺血再灌注損傷過程；缺血后處理可以明顯減少心肌細(xì)胞凋亡，抑制缺血再灌注損傷。心肌細(xì)胞凋亡的減少與Fas基因蛋白的下調(diào)、抑制caspase-3活性及氧化應(yīng)激有關(guān)；缺血后處理與缺血預(yù)處理相比可以同等程度的減少心肌細(xì)胞凋亡。 結(jié)論：1.缺血再灌注可以明顯抑制心肌收縮功能。在再灌注開始的短暫缺血再灌注產(chǎn)生的缺血后處理，與預(yù)處理對心臟具有相似的保護(hù)作用，可以保護(hù)心肌收縮功能、改善缺血后心功能的恢復(fù)。缺血再灌注可使心肌組織A

16、TP酶活性的下降，缺血后處理能抑制心肌組織ATP酶活性的下降，可以通過減輕缺血再灌注期間的Ca2+超載發(fā)揮心肌保護(hù)作用。本實(shí)驗(yàn)未觀察到缺血預(yù)處理和缺血后處理的疊加作用。 2.缺血再灌注損傷可以導(dǎo)致心肌超微結(jié)構(gòu)的損傷、心肌酶漏出和肌鈣蛋白的釋放的增加。在再灌注開始前反復(fù)短暫的缺血再灌注產(chǎn)生的缺血后適應(yīng)，可以減輕心肌超微結(jié)構(gòu)的損傷、抑制心肌酶漏出和肌鈣蛋白的釋放，減輕心肌缺血再灌注損傷發(fā)揮心肌保護(hù)效應(yīng)。 3.心肌缺血再灌注損

17、傷可使Bcl-2基因蛋白的表達(dá)下調(diào)、Bax基因蛋白的的表達(dá)上調(diào)，從而導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡。缺血后處理可上調(diào)Bcl-2基因蛋白的表達(dá)，下調(diào)Bax基因蛋白的的表達(dá)，抑制心肌細(xì)胞凋亡，減輕缺血再灌注損傷。缺血后處理減輕缺血再灌注損傷的機(jī)理可能與其能明顯減少心肌細(xì)胞凋亡有關(guān)。缺血后處理與缺血預(yù)處理對心肌細(xì)胞凋亡及相關(guān)基因蛋白表達(dá)的影響的作用相近。 4.Fas,caspase-3表達(dá)改變參與了心肌細(xì)胞凋亡及缺血再灌注損傷過程；缺血后處理抑制心