酒石酸布托啡诺后处理对离体大鼠心肌缺血再灌注损伤的影响

来源:用户上传      作者: 颜学滔 郑文忠 吴云 王焱林

　　[摘要] 目的 探讨酒石酸布托啡诺后处理对大鼠离体心肌缺血再灌注损伤的影响。方法 应用Langendorff离体灌流装置，采用完全停灌复灌的方法制作离体大鼠心肌缺血再灌注模型。健康雄性SD大鼠32只，体重220～250g，随机分为4组：对照组（Sham组，n=8）、缺血再灌注组（I/R组，n=8）、缺血预处理组（pre组，n=8）和酒石酸布托啡诺后处理组（butor组，n=8）。制备大鼠离体心脏缺血再灌注损伤模型，于再灌注结束后，收集冠脉流出液测定肌酸激酶（CK）和乳酸脱氢酶（LDH）的活性，测定心肌组织丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性。结果 与Sham组比较，其他各组冠脉流出液CK和LDH活性及心肌组织MDA含量升高，心肌组织SOD活性降低（P＜0.01）；与I/R组比较，pre组及butor组冠脉流出液CK和LDH活性及心肌组织MDA含量降低，心肌组织SOD活性升高（P＜0.01），而pre组与butor组比较，CK和LDH活性及心肌组织MDA含量和SOD活性差异无统计学意义（P＞0.05）。结论 酒石酸布托啡诺后处理对离体心脏缺血再灌注损伤具有保护作用。
　　[关键词] 酒石酸布托啡诺；后处理；心肌缺血再灌注损伤
　　[中图分类号] R541 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2011）20-18-03
　　
　　The Effects of Butorphanol of Postconditioning on Myocardial Ischemia Reperfusion Injury in Isolated Rat Hearts
　　YAN Xuetao1，2ZHENG Wenzhong1WU Yun2WANG Yanlin2
　　1.Department of Anesthesiology，Shenzhen Baoan Maternity and Child Health Hospital，Shenzhen 518133，China；2.Department of Anesthesiology，Zhongnan Hospital of Wuhan University，Wuhan 430071，China
　　
　　[Abstract] Objective To explore the effects of postconditioning of butorphanol on myocardial ischemia/reperfusion（I/R） injury in isolated rat hearts. MethodsThirty-two male SD rats weighing 220-250kg were randomly divided into 4 groups： sham operation group（Sham group，n=8），the isolated rat hearts were perfused with an oxygenated（95%O2-5%CO2）K-H solution at 37°C in a Langendorff apparatus for 120min； I/R group（IR group，n=8），the isolated rat hearts were perfused with K-H solution for 30min then reperfusion for 40min after 50min of stabilization；Ischemia preconditioning group（pre group，n=8），the isolated rat hearts were with 3 times transient 3min in 5min out perfusion before stopping irrigation for 20min，then reperfusion for 50min. Butorphanol postconditioning group（butor group，n=8），which were subjected to 30min of global ischemia followed by 50min of reperfusion after 20min of stabilizationand and isolated hearts were perfused with 1mol L-1 butorphanol for 30min before ischemia. All groups after 50min of reperfusion，malondialdehyde （MDA） content and superoxide dismutase（SOD） activity in myocardial tissues were determined. The activities of creatine kinase（CK） and lactic dehydrogenase（LDH） in coronary effluent fluid were measured. Results Compared with Sham group，there was a significant increase in MDA content and activities of CK and LDH（P＜0.01），along with a decrease in SOD activity in IR group（P＜0.01）. Compared with IR group，there was a significant decrease in MDA content and activities of CK and LDH（P＜0.01），along with an increase in SOD activity in pre group and in butorphanol postconditioning group（P＜0.01）. Conclusion As to ischemic myocardium，postconditioning of butorphanol tartrate could provide protective effects on myocardial I/R injury in isolated rat hearts.
　　[Key words] Butorphanol；Postconditioning；Ischemia reperfusion injury
　　
　　目前，缺血再灌注损伤（ischemia reperfusion injury，IRI）随着移植领域及心血管技术的发展已经成为当前研究的一个热点。预防IRI的发生，也经历了缺血预处理（ischemia preconditioning，IPC）、药物预处理（pharmacological preconditioning，PPC）、缺氧后处理、缺血后处理（ischemic postconditioning，I -postC）、远程缺血后处理及药物后处理（pharmacological postconditioning，P-postC）的阶段[1，2]。酒石酸布托啡诺（butorphanol tartrate）是一种混合型阿片受体激动拮抗剂，已经广泛用于临床的镇痛治疗。此外，有学者研究表明，布托啡诺预处理对心肌缺血再灌注损伤具有保护作用。本实验通过离体大鼠心肌缺血再灌注模型，观察布托啡诺后处理对缺血再灌注损伤心肌的影响。

　　1材料与方法
　　1.1实验动物、试剂和仪器
　　健康雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠32只，体重220~250g，武汉大学医学院实验动物中心提供。酒石酸布托啡诺购自江苏恒瑞医药公司，批号11030433；肌酸激酶（CK）、乳酸脱氢酶（LDH）ELISA试剂盒、丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）试剂盒均由南京建成研究所提供。
　　1.2实验方法
　　参考文献[3]的方法建立大鼠离体心脏缺血再灌注损伤模型。术前30min大鼠腹腔注射肝素（1000U/kg），动物麻醉后迅速开胸取出心脏，置于4℃K-H液中。将灌注管道插入主动脉后，心脏置于Langendorff灌流架上，采用95%O2-5%CO2饱和的K-H液（mmol/L：NaCl 118、NaHCO3 24.5、KCl 4.7、KH2PO4 1.18、MgSO4・7H2O 3.4、CaCl2 2.5、葡萄糖 2.5）进行逆行灌流，灌注压为85cmH2O（1cmH2O=0.098kPa），灌注温度为37℃。
　　1.3实验分组
　　健康雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠32只，体重220～250g，武汉大学医学院实验动物中心提供。Sham组采用K-H液持续灌注120min；I/R组采用K-H液平衡灌注30min后，停灌40min，再灌注50min；pre组：K-H液稳灌30min，连续3次停灌3min/复灌5min，停灌40min后再灌50min。butor组：K-H液稳灌30min，停灌40min，加入布托啡诺（10μmol/L）的KH液再灌20min，单纯K-H液再灌50min。
　　1.4检测指标
　　各组再灌注结束时，收集冠脉流出液，按试剂盒说明检测肌酸激酶（CK）和乳酸脱氢酶（LDH）活性；分离左心室保存于-70℃冰箱，用于检测心肌组织中丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性。待所有标本收集完全后，各组取冰冻左心室组织，4℃用生理盐水制成10%组织匀浆，3000r/min离心20min后取上清液，采用硫代巴比妥酸比色分析法测定心肌MDA含量，黄嘌呤氧化酶法测定心肌SOD活性。
　　1.5统计学处理
　　采用SPSS11.0统计学软件进行分析，计量资料以均数±标准差（χ±s）表示，组间比较采用单因素方差分析，P＜0.05为差异有统计学意义。
　　2结果
　　2.1各组再灌注结束后冠脉流出液中CK和LDH活性比较
　　再灌注50min后，I/R组冠脉流出液中CK和LDH活性明显高于Sham组（P＜0.01）；与I/R组比较，pre组及butor组冠脉流出液中CK和LDH活性明显降低（P＜0.01），而pre组与butor组冠脉流出液中CK和LDH活性无差异（P＞0.05）。见表1。
　　2.2各组心肌组织中SOD、MDA活性的比较
　　与Sham组比较，I/R组心肌组织SOD活性降低，MDA含量升高（P＜0.01）；与I/R组比较，pre组及butor组心肌组织SOD活性升高，MDA含量降低（P＜0.01）。见表2。
　　3讨论
　　药物后处理尽管存在争议，但众多研究证实，其可以减轻活性氧引起的细胞损伤及炎症，减轻细胞内及线粒体内Ca2+超载，改善细胞代谢与能量代谢，保护冠状动脉内皮和心肌细胞超微结构，恢复心肌微循环功能，改善心脏交感神经活动，从而有效限制心肌梗死面积、减少再灌注心律失常和改善心室重塑，对缺血再灌注心肌起保护作用。药物后处理（pharmacological postconditioning）是指在缺血后、再灌注之前通过使用药物发挥后处理的作用，模拟内源性保护机制[4]。Krolikowski等[5]和Tissier等[6]在离体大鼠心肌缺血再灌注的研究中各自发现，异氟烷和雌激素可以通过ATP敏感的钾通道（KATP）介导药物的后处理作用。已有研究表明，吗啡后处理对离体大鼠心肌缺血再灌注损伤具有保护作用，其机制可能与激活к阿片受体，开放mito-KATP有关[7]。布托啡诺为选择性阿片受体激动剂，其及代谢产物主要激动к阿片肽受体，对μ受体则具激动和拮抗双重作用。其独特的药理特点使得在临床上具有更好的应用前景。
　　缺血再灌注可导致心肌细胞膜受损、心肌细胞变性坏死、CK和LDH等心肌细胞内酶释放入血，由此，检测冠脉流出液中CK和LDH活性可间接反映细胞的损伤程度。本研究发现，心脏缺血再灌注可使冠脉流出液中CK和LDH的活性升高，而使用布托啡诺处理后，冠脉流出液中CK和LDH的活性降低，产生与缺血预处理相同的效果。这表明，布托啡诺后处理能激发缺血预处理相似的内源性保护机制，对缺血心肌细胞具有保护作用。
　　Tsutsumi等[8]通过大鼠在体心肌模型及体外心肌细胞药物处理证明，反复短暂的I/R、异氟烷及SNC-121后处理对缺血再灌心肌具有一定的保护作用，而这种保护作用能被一种活性氧类物质（ROS）清除剂2-巯丙酰甘氨酸所拮抗。该研究证实，ROS是一种发生在心肌分子水平的重要激发物质，在I-postC及药物后处理过程中发挥着极大作用。ROS主要是通过激活位于核因子（NF）-κB上游区的活化酶介导κB抑制物（IκB）的磷酸化作用，从而抑制与NF-κB的结合，促使细胞凋亡的发生。由此可见，减少ROS的生成及降低氧化应激反应类药物均可有效减轻再灌注损伤。丙二醛（MDA）是过氧化脂质的代谢最终产物，因此MDA值能反映氧自由基的含量和脂质过氧化程度。SOD是组织清除氧自由基抗氧化酶系统的重要物质之一，因此SOD活性能反映机体及组织内抗脂质过氧化的能力。本研究的结果表明，与I/R组比较，pre组及butor组心肌组织SOD活性升高，MDA含量降低，这可以提示布托啡诺后处理具有缺血预处理相同的干预作用，而其发挥抗心肌损伤的保护作用，可能与通过激活к受体、减轻Ca2+超载、降低心肌MDA、提高抗氧化能力、减轻心肌炎症反应有关。
　　本研究表明，布托啡诺后处理能通过抗氧化作用发挥对离体心脏缺血再灌注损伤的保护作用，其存在的其他可能的机制还需要进一步的研究证实。
　　
　　[参考文献]
　　[1] Zhao ZQ，Corvera JS，Halkos ME，et al．Inhibition of myocardial injury by ischemic postconditioning during reperfusion：comparision with ischemia preconditioning[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol，2003，285（2）：H579-588．
　　[2] Kin H，Zhao ZQ，Sun HY，et al．Postconditioning attenuates myocardial ischemia reperfusion injury by inhibiting events in the early minutes of reperfusion[J]．Cardiovasc Res，2004，62（1）：74-85.
　　[3] Yang XM，Proctor JB，Cui L，et al. Multiple，brief coronary occlusions during early reperfusion protect rabbit hearts by targeting cell signaling pathways[J]. Am Coil Cardiol，2004，44（5）：1103-1110.
　　[4] Vinten JJ，Zhao ZQ，Zatta AJ，et a1．Postconditioning a new link in nature Sarmor against myocardial ischemia reperfusion injury[J]．Basic Res Cardiol，2005，100：295-310．
　　[5] Krolikowski JG，Bienengraeber M，Weihrauch D，et al. Inhibition of mitochondrial permeability transition enhances Isoflurane induced cardioprotection during early reperfusion：the role of mitochondrial KATP channels[J]. Anesth Analg，2005，101（7）：1590-1596.
　　[6] Tissier R，Waintraub X，Coureur N，et al. Pharmacological postconditioning with the phytoestrogen genistein[J]. J Mol Cell Cardiol，2007，42（1）：79-87.
　　[7] Zuolei Chen，Tianzuo Li，Bingxi Zhang，et al. Morphine postconditioning protects against reperfusion injury in the isolated rat[J]. J Surgical Res，2008，145：287-294.
　　[8] Tsutsumi YM，Yokoyama T，Horikawa Y，et al. Reactive oxygen species trigger ischaemic and pharmacological postconditioning：in vivo and vitro characterization[J]. Life Sci，2007，81（15）：1223-1227.
　　
　　（收稿日期：2011-05-18）
　　
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