牛少輝,張麗華,劉旭邦,陳 杰
(鄭州大學第二附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科,鄭州450014)
對缺血心肌施行再灌注治療是缺血性心臟病的主要治療方法之一,缺血再灌注在拯救缺血心肌的同時還會造成心肌的缺血再灌注損傷(ischemic/reperfusion,I/R),加重單純心肌缺血所造成的損傷,成為影響療效的一個重要因素。目前研究發(fā)現(xiàn),與女性生殖相關(guān)的催產(chǎn)素(oxytocin,OT)在心血管系統(tǒng)中也起著新的作用,同時在大鼠、人類的心臟以及血管床中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有功能的OT受體[1]。多項研究也表明,I/R與一氧化氮(NO)、內(nèi)皮素-1(ET-1)有密切關(guān)系。但是,OT保護心肌防治I/R機制還未明確。本實驗通過建立大鼠心臟I/R模型,觀察OT對I/R心肌組織中NO、ET-1表達的影響,探討其對心肌I/R的保護作用機制,現(xiàn)報道如下。
1.1 材料 健康成年雄性SD大鼠,體質(zhì)量250~300g(鄭州大學實驗動物中心提供,批號:410118)。OT注射液每支1mL(上海典微生物技術(shù)有限公司,批號:H34022979)。實驗儀器:Hx-100E小動物呼吸機(自成都豢肇科技公司)。
1.2 大鼠心肌I/R模型制作及分組 取雄性SD大鼠80只,分為I/R組、I/R+OT組、假手術(shù)組(SH組)和健康對照組(N組),每組20只。4組大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1周,術(shù)前12h禁食。SH組、I/R組和I/R+OT組用質(zhì)量分數(shù)為10%的水合氯醛(0.3mL/100g)腹腔麻醉后固定于操作臺,胸部去毛,消毒,氣管切開,機械輔助通氣,沿胸骨左緣開胸,暴露心臟,環(huán)繞左冠狀動脈前降支根部穿線,結(jié)扎,以鹽水紗布覆蓋,25min后剪開結(jié)扎線,使心肌再灌注,120min后結(jié)束實驗。線結(jié)扎左冠狀動脈前降支致心肌缺血,去除結(jié)扎線致心肌再灌注,僅穿線而未結(jié)扎者為SH模型。以心電圖和心肌顏色改變作為缺血再灌注造模成功的標志:結(jié)扎左冠狀動脈前降支后見心電圖ST段立即抬高,局部心肌顏色由紅變灰;再灌注時抬高的ST段回落50%以上,心肌顏色變紅。I/R+OT組大鼠于術(shù)前25 min腹腔注射縮宮素0.03μg/kg,其余3組分別給予相同劑量生理鹽水腹腔注射[2]。
1.3 指標測定 再灌注結(jié)束后,取大鼠腹主動脈血4mL,靜置60min后,3 000r/min,離心5min,吸取上層血清,保存在-70℃的冰箱中。分別以化學法和放射免疫法測定血清NO、血漿ET-1值,并計算NO/ET-1比值;全自動生化分析儀檢測血清肌酸激酶同工酶(CK-MB)、乳酸脫氫酶(LDH)。所有操作均按照試劑盒說明進行操作。
1.4 組織形態(tài)分析 再灌注結(jié)束后,將大鼠頸椎脫臼處死,48 h內(nèi)取左心室前壁心肌梗死區(qū)為標本。在10%甲醛溶液中固定,常規(guī)脫水,石蠟包埋,6μm連續(xù)切片,分別做HE染色、顯微鏡檢查。
1.5 統(tǒng)計學處理 采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行分析,計量資料以表示,組間 NO、ET-1、CK-MB和LDH 水平采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSD-t法;相關(guān)分析采用Pearson分析,檢驗水準α=0.05,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 HE染色結(jié)果 SH組和N組心肌切片中,可見心肌纖維排列整齊,有分支,細胞核染色清晰,核位于肌纖維中軸部分,未見細胞變性和壞死。I/R組心肌纖維排列不規(guī)則,心肌纖維水腫、斷裂,肌漿內(nèi)空泡形成,肌漿溶解,心肌間質(zhì)水腫,較多粒細胞灶狀浸潤,及見小灶性出血,I/R+OT組可見心肌細胞排列、間質(zhì)水腫及粒細胞浸潤程度介于N組與SH組,見圖1。
圖1 各組大鼠心肌組織結(jié)構(gòu)變化(HE×400)
2.2 血清 CK-MB、LDH 的變化 與SH 組相比,I/R組和I/R+OT組血清中心肌酶CK-MB、LDH均明顯升高,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),而N組比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);I/R+OT組血清中心肌酶CK-MB、LDH水平較I/R組低,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),見表1。
表1 OT對大鼠心肌I/R后CK-MB、LDH的影響±s,U/L)
表1 OT對大鼠心肌I/R后CK-MB、LDH的影響±s,U/L)
#:P<0.05,與SH組比較;*:P<0.05,與I/R組比較。
CK-MB LDH SH組 20 174.6±65.3* 935.5±245.7組別 n*N組 20 141.2±73.4* 824.9±197.5*I/R組 20 2 368.4±605.1# 2 047.2±421.4#I/R+OT組 20 1 523.7±387.9#* 1 499.7±405.8#*
2.3 血清 NO和ET-1的變化 與SH 組相比,I/R組和I/R+OT組血清中NO水平均降低、ET-1水平均升高,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),而在N組的表達差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);給予OT干預(yù)后均可明顯增加NO水平,降低ET-1水平與I/R組相比,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),見表2。
表2 OT對大鼠心肌I/R后NO和ET-1的影響±s)
表2 OT對大鼠心肌I/R后NO和ET-1的影響±s)
#:P<0.05,與SH組比較;*:P<0.05,與I/R組比較。
組別 n NO(μmol/L) ET-1(pg/mL)SH組 20 40.7±6.1* 83.32±12.47*N組 20 56.8±3.4* 68.54±17.2*I/R組 20 19.9±3.8# 187.29±41.51#I/R+OT組 20 36.7±3.4#* 141.71±25.84#*
2.4 相關(guān)性分析 對各組NO、ET-1水平分別用SPSS繪圖功能做散點圖,并進行Pearson相關(guān)性分析:I/R組NO、ET-1水平呈負相關(guān)(r=-0.762,P<0.05);I/R+OT組 NO、ET-1水平呈負相關(guān)(r=-0.607,P<0.05)。N組和SH組無明顯相關(guān)性。
有研究發(fā)現(xiàn),除了下丘腦和大腦的其他部位,心臟也可以合成和釋放OT,應(yīng)用放射免疫分析法可以在心臟的4個腔室中檢測到OT的存在。同時,在心房、心室和血管內(nèi)皮細胞中都發(fā)現(xiàn)了OT受體[1]。Gutkowska等[2]研究表示,OT是一種心血管激素,通過誘導ANP的釋放對心血管有重要作用。Dusunceli等[3]研究發(fā)現(xiàn),在大鼠肝臟的缺血再灌注中,OT可以刺激NO的釋放,保護缺血組織。Tugtepe等[4]研究證實,在大鼠腎臟I/R模型中OT也可以刺激NO的釋放,保護腎功能[5]。在 OT對心肌I/R損傷的研究中,Alizadeh等[5]發(fā)現(xiàn),在心肌細胞中OT通過激活的線粒體KATP通路對心肌起保護作用,但是OT與心肌缺血再灌注密切相關(guān)的NO、ET-1的關(guān)系還未報道。
內(nèi)皮源性NO是內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的舒張血管的強大物質(zhì),多數(shù)研究表明,在急性心肌缺血再灌注時,心肌發(fā)生不同程度的心肌損傷,這與血漿NO含量下降有關(guān)[6-7]。在缺血再灌注預(yù)處理過程中,NO對缺血再灌注損傷具有調(diào)節(jié)和保護作用。Wink等[8]實驗表明,NO具有抗氧化作用,它把培養(yǎng)的肺成纖維細胞及神經(jīng)元暴露于過氧化生成體系中,發(fā)現(xiàn)細胞損傷存在劑量依賴性;而在其中加入NO供體后,細胞損傷顯著減輕。心肌再灌注伴過氧化物的大量產(chǎn)生,因而提前加入NO供體有利于細胞的保護。ET是一種強大的縮血管物質(zhì),具有收縮冠狀血管、降低心率等作用。目前發(fā)現(xiàn)人的ET有3種,主要由血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生,其中ET-1的生物活性最強,收縮血管的作用最為強烈。心肌缺血再灌注可以導致ET數(shù)量增加,尤其在灌注期增加的更加迅猛,有可能是缺血再灌注導致內(nèi)皮細胞穩(wěn)態(tài)失衡的結(jié)果,研究發(fā)現(xiàn),ET轉(zhuǎn)換酶抑制劑PP36可以保護急性心肌缺血大鼠的心功能[9]。正常情況下,血管內(nèi)皮釋放一定量的 NO、ET-1,NO舒張血管,ET-1收縮血管,二者的動態(tài)平衡調(diào)節(jié)著血管的舒縮[10-11]。心肌缺血缺氧,內(nèi)皮功能障礙,對周圍環(huán)境的反應(yīng)性減弱,NO的釋放量減少和生物活性下降,NO和ET對血管的效應(yīng)相反,是相互拮抗的關(guān)系,NO釋放減少,收縮血管的ET-1釋放水平就會急劇上升,NO/ET-1失調(diào),二者的平衡被破壞,這些原因?qū)е鹿跔顒用}收縮,血流減少,流速減慢,中性粒細胞在內(nèi)皮細胞上聚集,釋放各種介質(zhì)和氧自由基,心肌缺血缺氧加劇[12]。
本實驗結(jié)果顯示,I/R組CK-MB、LDH及光鏡下心肌組織的改變,均反映心肌缺血壞死較重,提示造模成功;I/R+OT組CK-MB、LDH水平明顯下降,光鏡下心肌組織改變較I/R組輕,提示OT可能對心肌I/R損傷有保護作用。與SH組相比,I/R組和I/R+OT組血清中 NO水平均降低、ET-1水平均升高(P<0.05),而在N組的表達差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);血清中NO降低的水平、ET-1升高的水平在I/R組較I/R+OT組高(P<0.05);NO、ET-1的表達水平呈負相關(guān)。提示心肌I/R后NO水平降低、ET-1水平升高,可能是導致心肌損傷的重要病理生理機制,機制可能是血管收縮,血流減少,流速減慢,中性粒細胞在內(nèi)皮細胞上聚集,釋放各種介質(zhì)和氧自由基,進而損傷心肌。I/R+OT組血清中NO水平較I/R組高、ET-1水平較I/R組低,提示OT對心肌I/R損傷有保護作用,其機制可能是在缺血缺氧狀態(tài)下,血管內(nèi)皮損傷引起內(nèi)皮功能障礙,影響了NO的分泌合成,ET-1水平升高,OT可以在一定程度上糾正內(nèi)皮功能紊亂,使NO的分泌釋放量有所升高,ET-1水平有所下降,血管相對收縮減輕,緩解了心臟缺血缺氧狀態(tài)。NO、ET-1水平表達呈負相關(guān),提示NO和ET-1在心肌I/R后損傷的發(fā)生中可能起協(xié)同作用。
綜上所述,心肌I/R后OT可能通過改善受損內(nèi)皮的功能,調(diào)節(jié)血管活性物質(zhì)的分泌、釋放及不同物質(zhì)間的比例,使下調(diào)的NO/ET-1趨于正常、恒定,以調(diào)節(jié)血管緊張度和局部血流量,恢復(fù)血管的自穩(wěn)態(tài),可能為I/R后心肌損傷的治療開辟了新的領(lǐng)域,值得進一步研究。
[1]Gutkowska J,Jankowski M.Oxytocin Revisited:Its Role in Cardiovascular Regulation[J].J Neuroendocrinol,2012,24(4):599-608.
[2]Gutkowska J,Jankowski M,Mukaddam-Daher S,et al.Oxytocin is a cardiovascular Hormone[J].Braz J Med Biol Res,2000,33(6):625-633.
[3]Dusunceli F,Iseri SO,Ercan F,et al.Oxytocin alleviates hepatic ischemia-reperfusion injury in rats[J].Peptides,2008,29(7):1216-1222.
[4]Tugtepe H,Sener G,Biyikli NK,et al.The protective effect of oxytocin on renal ischemia/reperfusion injury in rats[J].Regul Pept,2007,140(3):101-108.
[5]Alizadeh AM,F(xiàn)aghihi M,Sadeghipour HR,et al.Oxytocin protects rat heart against ischemia-reperfusion injury via pathway involving mitochondrial ATP-dependent potassium channels[J].Peptides,2010,31(7):1341-1345.
[6]Cohen MV,Yang XM,Downey JM.Nitric oxide is a preconditioining mimetic and cardioprotectant and is the basis of many available infartctsparing strategies[J].Cardiovasc Res,2006,70(2):231-239.
[7]賈俊海,陳素仙,陳永昌.缺血預(yù)處理對心肌缺血再灌注大鼠一氧化氮系統(tǒng)和ICAM-1mRNA表達的影響[J].陜西醫(yī)學雜志,2006,35(12):1582-1585.
[8]Wink DA,Hanbauer I,Krishna MC.Nitric oxide protects against cellular damage and cytotoxicity from reactive oxygen species[J].Proc Natl Acad Sci U S A,1993,90(21):9813-9817.
[9]Rufanova VA,Pozdnev VF,Kalenikova E,et al.Endothelin-camverting entyme inhibition in the rat model of acute heart failure:function and neurohormonal action[J].Exp Biol Med,2009,234(10):1201-1211.
[10]宋曉晶,張棟,馬慧敏,等.電針對小鼠肝組織內(nèi)ET-1、NO含量的影響[J].中華中醫(yī)藥雜志,2011,26(9):1978-1981.
[11]Liu X,Qiu J,Zhao S,et al.Grape seed proanthocyanidin extract alleviates ouabain-induced vascular remodeling through regulation of endothelial function[J].Mol Med Report,2012,6(5):948-954.
[12]湯春光,王利宏,俞桂芬,等.IL218、NO、ET對評價冠脈粥樣硬化狹窄程度的臨床價值[J].放射免疫學雜志,2010,23(4):373-375.