早期運(yùn)動(dòng)鍛煉對大鼠急性心肌梗死后心肌組織中細(xì)胞因子、血漿腦鈉肽及心功能的影響

吳群輝,李靜樂,王曉艷,朱文暉

(1.寧遠(yuǎn)縣人民醫(yī)院心血管內(nèi)科,湖南寧遠(yuǎn)425600;2.中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院a.心血管內(nèi)科;b.超聲科,長沙 410013)

急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)后,心肌梗死區(qū)域和非梗死區(qū)域的結(jié)構(gòu)和形態(tài)會(huì)發(fā)生一系列變化,稱為心室重構(gòu)(ventricular remodeling,VR)。VR使AMI患者并發(fā)癥發(fā)生率及病死率增加,存活者心臟功能不斷惡化,最終發(fā)展為心力衰竭。近年多個(gè)臨床研究表明,AMI后早期適當(dāng)運(yùn)動(dòng)對患者是安全的,而且明顯提高患者生活質(zhì)量[1]。越來越多的研究證實(shí)炎癥參與了AMI后的VR,腫瘤壞死因子 α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素 10(interleukin-10,IL-10)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)等細(xì)胞因子作為炎癥反應(yīng)的激活物,在AMI后VR中起著重要的作用。近來,國內(nèi)外研究證實(shí)AMI后腦鈉肽(brain natriuretic peptide,BNP)升高與終點(diǎn)心血管事件的發(fā)生密切相關(guān)[2],是AMI患者發(fā)生心力衰竭和死亡的獨(dú)立預(yù)測因子[3]。AMI后鍛煉對 TNF-α、IL-10細(xì)胞因子及血漿BNP的影響少見報(bào)道。本研究旨在探討早期運(yùn)動(dòng)鍛煉對大鼠AMI后心肌組織中細(xì)胞因子(TNF-α、IL-10)、血漿BNP及心功能的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、動(dòng)物模型的建立及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組

10～12周齡雄性SD大鼠26只,體質(zhì)量220～280 g。由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,合格證號:scxk湘2006-0001。適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后,按參考文獻(xiàn)[4]方法并加以改進(jìn)制作大鼠急性心肌梗死模型:腹腔注射10%水合氯醛麻醉、背位固定于手術(shù)臺(tái),四肢皮下連接9020P心電圖(日本光電公司)電極,記錄Ⅱ?qū)?lián)心電圖。開胸、結(jié)扎大鼠冠狀動(dòng)脈左前降支,以結(jié)扎部位以下心肌變白、搏動(dòng)減弱,且心電圖Ⅱ?qū)?lián)出現(xiàn)ST段弓背向上明顯抬高為造模成功標(biāo)志。術(shù)中即刻死亡2只,術(shù)后24 h內(nèi)死亡2只,24 h～1周死亡1只。1周后將存活的21只大鼠按隨機(jī)數(shù)字表法分為2組:耐力運(yùn)動(dòng)組11只和對照組10只。另設(shè)假手術(shù)組(僅在左冠狀動(dòng)脈前降支下穿線,不結(jié)扎)10只。耐力運(yùn)動(dòng)組按文獻(xiàn)[5]方法進(jìn)行游泳鍛煉:水溫保持35℃左右,水深 50 cm。每只大鼠有200 cm2的活動(dòng)面積以保證大鼠持續(xù)活動(dòng),每周游泳5 d,共4周,第1周每天游泳40 min,以后每天游泳60 min。對照組及假手術(shù)組不進(jìn)行運(yùn)動(dòng),余同運(yùn)動(dòng)組。

1.2 心臟超聲評價(jià)心功能

使用美國GE公司的vivid7心臟超聲儀,探頭頻率為11.4 MHz。將3組大鼠麻醉后仰臥固定,獲取胸骨旁左室長軸和乳頭肌水平短軸切面。檢測指標(biāo)包括左室舒張末期內(nèi)徑(LVEDd)、射血分?jǐn)?shù)(EF)和短軸縮短率(FS)。檢測值取連續(xù)5個(gè)心動(dòng)周期的平均值。

1.3 心肌組織上清液中TNF-α、IL-10水平的測定

取3組非梗死區(qū)左室心肌研磨成勻漿,4℃、3 000 r·min-1離心15 min,取上清液置于-20℃冰箱保存待測。采用RIA法檢測3組大鼠心肌組織上清液中TNF-α水平,試劑盒購自中國人民解放軍總醫(yī)院東亞放免研究所。采用ELISA法檢測3組大鼠心肌組織上清液中IL-10水平,試劑盒購自深圳晶美公司。以上操作均嚴(yán)格按試劑盒說明書進(jìn)行。

1.4 血漿BNP水平的測定

抽取頸總動(dòng)脈血 2mL,混勻,4 ℃、3 000 r·min-1離心 10 min,分離血漿,置-20 ℃冰箱保存待測。RIA法檢測3組大鼠血漿BNP水平,試劑盒由解放軍總醫(yī)院科技開發(fā)中心放免所提供。操作嚴(yán)格按試劑盒說明書進(jìn)行。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。計(jì)量資料以±s表示,組間比較采用LSD法;相關(guān)性分析采用 Pearson法,α=0.05(雙側(cè))為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。

2 結(jié)果

1) 與假手術(shù)組比較,耐力運(yùn)動(dòng)組和對照組心肌組織上清液中TNF-α、TNF-α/IL-10及血漿 BNP水平均明顯上升(均P＜0.05)。耐力運(yùn)動(dòng)組心肌組織上清液中 TNF-α、TNF-α/IL-10和血漿 BNP水平均較對照組明顯下降(均P＜0.05)。見表1。

表1 3組大鼠心肌組織中上清液TNF-α、IL-10、TNF-α/IL-10及血漿BNP水平的比較 x±s

2) 與假手術(shù)組比較,耐力運(yùn)動(dòng)組和對照組EF和FS均明顯下降(均P＜0.05);LVEDd均明顯升高(均P＜0.05)。見表2。

表2 3組大鼠LVEDd、EF和FS的比較 ±s

表2 3組大鼠LVEDd、EF和FS的比較 ±s

與假手術(shù)組比較,*P＜0.05;與對照組比較,#P＜0.05。

組別 鼠數(shù)/只 LVEDd/mm EF/% FS/%假手術(shù)組 10 4.93±0.44 82.30±3.63 45.87±3.38對照組 10 7.14±0.65* 41.53±6.64* 19.03±2.26*耐力運(yùn)動(dòng)組 11 6.15±0.68*# 55.80±6.36*# 33.09±4.22*#

3) 相關(guān)性分析結(jié)果顯示,耐力運(yùn)動(dòng)組血漿BNP水平與LVEF呈負(fù)相關(guān) (r=-0.928,P＜0.05),即心功能越差,血漿BNP水平越高。耐力運(yùn)動(dòng)組血漿BNP水平與心肌組織上清液中TNF-α水平呈正相關(guān)(r=0.868,P＜0.05),即 TNF-α越高,血漿BNP水平越高。

3 討論

越來越多的研究表明,炎癥性細(xì)胞因子是AMI后加重心肌損害的重要機(jī)制,不同的細(xì)胞因子對此過程的發(fā)展和轉(zhuǎn)歸發(fā)揮不同的功效[6]。TNF-α是一種促炎細(xì)胞因子,在AMI的發(fā)展中起加速心肌壞死、惡化心功能的作用。IL-10可抑制 TNF-α和NO產(chǎn)生,進(jìn)而抑制中性粒細(xì)胞等炎性細(xì)胞的浸潤、游走、增殖及活化,在免疫反應(yīng)中起抗炎作用。這些細(xì)胞因子參與AMI后炎癥反應(yīng),當(dāng)促炎因子高于抗炎因子時(shí),可導(dǎo)致心肌壞死后VR,心功能下降。本研究發(fā)現(xiàn),與假手術(shù)組比較,耐力運(yùn)動(dòng)組和對照組心肌組織上清液中 TNF-α、IL-10、TNF-α/IL-10 水平和LVEDd均明顯升高(均P＜0.05),EF和FS均明顯降低(P＜0.05);運(yùn)動(dòng)組較對照組心肌組織上清液中細(xì)胞促炎因子 TNF-α水平降低,抗炎因子IL-10水平雖也降低,但 TNF-α/IL-10比值顯著降低(P＜0.05),同時(shí)運(yùn)動(dòng)組大鼠LVEDd明顯降低(P＜0.05)、EF和FS均明顯升高(均P＜0.05)。表明運(yùn)動(dòng)鍛煉可能通過下調(diào)致炎因子/抗炎因子比例來改善大鼠AMI后的VR,改善心功能;與Xu X.等[7]研究報(bào)道AMI后SD大鼠踏車運(yùn)動(dòng)可改善心功能相一致。

血漿BNP是左室心肌細(xì)胞分泌的一種多肽,屬利鈉肽系統(tǒng),室壁張力是促使BNP分泌的最主要原因[8],是目前血清學(xué)反映左室功能的重要指標(biāo)[9]。在心力衰竭的治療中可作為對藥物療效的監(jiān)測。AMI后血漿BNP迅速升高,可能是心肌梗死區(qū)與非梗死區(qū)的交界部位牽拉使心肌室壁張力增加,因此BNP可準(zhǔn)確反映梗死局部室壁張力的變化,而張力又受梗死面積、左室形態(tài)改變、心肌機(jī)械應(yīng)力等因素的影響[10],因此BNP的增高在一定程度上也反映了心肌梗死的嚴(yán)重程度,提示 VR的發(fā)生,是AMI患者發(fā)生心力衰竭和死亡的獨(dú)立預(yù)測因子。本研究證實(shí),AMI后大鼠(包括耐力運(yùn)動(dòng)組與對照組)心肌BNP水平均較假手術(shù)組明顯升高(均P＜0.05),耐力運(yùn)動(dòng)組血漿BNP水平與左心室功能指標(biāo)LVEDd呈明顯負(fù)相關(guān)(r=-0.928,P＜0.05),耐力運(yùn)動(dòng)組血漿BNP水平與心肌組織上清液中TNF-α水平呈正相(r=0.868,P＜0.05)。通過游泳鍛煉4周可明顯降低血漿BNP水平,同時(shí)大鼠左心功能有明顯的改善,提示AMI后早期運(yùn)動(dòng)鍛煉可保護(hù)心功能,可能還能夠減少和延緩心力衰竭并發(fā)癥,改善預(yù)后。

過去,AMI后是否應(yīng)早期運(yùn)動(dòng)鍛煉一直存在爭論,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)鍛煉會(huì)加重梗死區(qū)膨展,增加病死率。近年來,國內(nèi)外研究認(rèn)為,AMI后早期適當(dāng)運(yùn)動(dòng)對患者是安全和有益的,而且明顯提高患者生活質(zhì)量;參加心臟康復(fù)是AMI后有效治療的最重要的組成部分之一[1,11]。有研究認(rèn)為,運(yùn)動(dòng)鍛煉對VR的影響是通過增加壓力反射敏感性、降低室壁張力、降低交感神經(jīng)活性以及提高迷走神經(jīng)張力來實(shí)現(xiàn)的[12-13];Xu X.等[7]研究證實(shí),AMI后SD大鼠早期踏車鍛煉可通過減少TIMP-1表達(dá),改善MMP-1/TIMP-1,降低ACE和AT1受體表達(dá),減少膠原沉積等改善VR、改善心功能。本研究僅初步表明AMI后運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠降低心肌TNF-α,下調(diào)致炎因子/抗炎因子比例,有益于改善 VR,保護(hù)心功能。而對于AMI后運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的具體機(jī)制以及改善VR的確切機(jī)制尚不明確。進(jìn)一步探尋運(yùn)動(dòng)鍛煉對AMI后患者的益處及機(jī)制,為AMI后患者量身定做運(yùn)動(dòng)計(jì)劃,盡可能降低運(yùn)動(dòng)鍛煉風(fēng)險(xiǎn),使患者獲最大受益是今后的研究方向。

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