瑞芬太尼預處理對孕鼠離體心肌缺血再灌注損傷的保護作用研究

南方醫(yī)科大學附屬深圳婦幼保健院麻醉科 (深圳 518028)

吳銘廣 李元濤▲ 黃曉雷 肖 永 王 亮 黃穗萍

瑞芬太尼預處理對孕鼠離體心肌缺血再灌注損傷的保護作用研究

南方醫(yī)科大學附屬深圳婦幼保健院麻醉科 (深圳 518028)

吳銘廣 李元濤▲黃曉雷 肖 永 王 亮 黃穗萍

目的:探討孕鼠離體心臟對缺血再灌輸損傷的耐受及不同濃度瑞芬太尼預處理對孕鼠離體心功能及心肌缺血再灌注損傷的保護作用。方法:將雌性SD大鼠40只中非孕鼠10只做為空白對照組,其余孕鼠 30只,于孕后第 20天隨機分為 3組:無瑞芬太尼預處理組(RF0組)、低濃度瑞芬太尼組(RF1組)和高濃度瑞芬太尼組(RF2組),每組 10只。麻醉后開胸取心臟,建立Langendorff孕鼠離體心臟灌注模型。每組均灌注平衡 20min,對照組(Con組)與無瑞芬太尼預處理組(RF0組)用95%O2和5%CO2飽和的K-H液持續(xù)灌注20min,停灌 30min再灌注45min;濃度瑞芬太尼組(RF1組)、高濃度瑞芬太尼組(RF2組)缺血前分別用含瑞芬太尼20μg/L或40μg/L的95%O2和 5%CO2飽和 K-H液灌注 20min,全心缺血 30min,復灌 45min;記錄各組左室舒張末壓(LVEDP),左室收縮壓 (LVSP)及冠脈流量(CF)變化,測定平衡 15min后到再灌注后15min內冠脈流出液乳酸脫氫酶(LDH)活性,測定再灌注后 45min時的心肌丙二醛(MDA)含量,同時取每組孕鼠心肌做切片,在電鏡下觀察心肌細胞的超微結構。結果:在平衡 20m in末,與對照組比較,各組 LVEDP、LVSP和 LDH的活性均無顯著變化(P＞ 0.05);與對照組比較,各組在灌注后各時間點 LVEDP升高(P＜0.05),LVSP和 CF降低(P＜0.05),灌注后 15min冠脈流出液 LDH活性增高(P＜0.05),再灌注后 45min后心肌MDA含量增高(P＜0.05),梗死面積增大(P＜0.05),電鏡下心肌結構破壞明顯;與無瑞芬太尼預處理組比較,兩瑞芬太尼預處理組在灌注后各時間點 LVEDP降低(P＜0.05),LVSP以及 CF升高 (P＜0.05),灌注后 15m in冠脈流出液LDH活性降低(P＜0.05),再灌注后 45min后心肌 MDA含量降低(P＜0.05),梗死面積較小(P＜0.05),電鏡下心肌結構破壞不明顯;與 RF1組比較,RF2組保護作用明顯(P＜0.05);結論:孕鼠離體心臟對缺血再灌輸損傷的耐受下降,瑞芬太尼濃度依耐性地保護離體孕鼠全心缺血再灌注損傷。

研究證實阿片受體廣泛存在于人體,阿片受體興奮參與了預適應心肌保護,阿片類藥物可以通過激動心臟上的阿片受體對缺血后的心臟產生保護作用[1,2]。盡管有研究發(fā)現妊娠因其特有的機體內激素、細胞因子改變而比正常生理狀態(tài)能更好地耐受心肌缺血損傷[3],但產科臨床麻醉工作中仍有發(fā)生心肌缺血再灌注損傷的可能,特別是術前已存在有心臟病理生理改變的患者,如果再合并產后出血、宮外孕等病理妊娠,則發(fā)生幾率更高,如不積極有效預防和處理則麻醉風險顯著增高。因此本實驗擬觀察正常大鼠離體心肌與離體孕鼠心肌對缺血再灌注損傷耐受程度及瑞芬太尼預處理對離體孕鼠心肌缺血再灌注損傷的影響,為臨床預防產婦發(fā)生心肌缺血再灌注損傷提供實驗依據。

材料與方法

1 動物與分組 體重 200～ 250g雌性 SD大鼠,由南方醫(yī)科大學動物中心提供并飼養(yǎng),雌雄按 1∶1同籠,以陰道檢出精子為懷孕第 0天,取孕大鼠 30只,于孕第20天隨機分為3組,另選10只非孕大鼠為空白對照。

2 建立 Langendorff孕鼠離體心臟灌注模型實驗開始時腹腔注射 200U肝素鈉,10 min后腹腔注射20%烏拉坦 1.0g/kg麻醉孕鼠,開胸迅速取出心臟放入 4℃ K-H液中 (NaCl 118mM、Na HCO24.5m M、KCl 4.7m M、KH2 PO4 1.18mM、Mg SO4 7H2 O 3.4m M、CaCl2 2.5mM、Glucose 2.5mM)排出心腔內殘余血液,30s內由主動脈逆行插管懸掛于 Langendoff裝置上進行灌注。每組均灌注平衡20min,對照組(C組)用95%O2和5%CO2飽和的 K-H液行主動脈逆行灌注(灌注壓90cm H2 O),維持灌流液和心臟溫度在37℃持續(xù)灌注20min,停灌(阻斷主動脈灌注管,缺血)30m in再灌注45min;低濃度瑞芬太尼組(RF1組)、高濃度瑞芬太尼組(RF2組):RF1組和 RF2組缺血前分別用含瑞芬太尼(湖北宜昌人福藥業(yè)公司提供,批準文號:國藥準字20030197)20或 40μg/L的 K-H液灌注 20min,全心缺血 30min,復灌 45min。

3 監(jiān)測指標及鑒定方法 用一根直徑為 0.5cm聚乙烯塑料測壓管,從左心房經二尖瓣插入左心室經左心插管接壓力換能器經模數轉換器與計算機相連,記錄各組左室舒張末壓 (LVEDP),左室收縮壓(LVSP),及冠脈流量 (CF)變化,測定平衡 15min后到再灌注后15min內冠脈流出液乳酸脫氫酶(LDH)活性(用每克心臟濕重標準化 U/g),結束時 (再灌注后45min)速取心肌組織置于液氮中測定心肌丙二醛(MDA)含量。同時取每組心肌做切片,在電鏡下觀察心肌細胞的超微結構。

結 果

1 LV EDP、LVSP、CF的變化 見表 1。瑞芬太尼預處理組較對照組均下降(P＜0.05),不同濃度的瑞芬太尼預處理組組內比較也有顯著性差異(P＜0.05),瑞芬太尼預處理組 LVSP、CF均升高(P＜0.05);不同濃度的瑞芬太尼預處理組組內比較有顯著性差異(P＜0.05)。

2 MDA和 LDH含量、心肌梗死面積及電鏡下心肌結構的變化比較 見表 2。瑞芬太尼預處理組MDA、LDH含量較對照組均下降(P＜0.05),組內比較也有顯著性差異(P＜0.05);電鏡下瑞芬太尼預處理組心肌結構破壞不明顯。

表1 不同濃度瑞芬太尼對離體孕鼠心肌全心缺血再灌注心功能指標的影響(n=10,±s)

表1 不同濃度瑞芬太尼對離體孕鼠心肌全心缺血再灌注心功能指標的影響(n=10,±s)

注:與對照組比較,*P＜0.01;同藥物不同濃度比較,#P＜0.05

指 標 組 別 平衡后15min 復灌后15m in 復灌后 30m in 復灌后 45min對照組 1.7± 2.6 9.9± 2.4*# 8.9± 2.4*# 6.6± 2.3*#LVEDP(kPa) RF0 RF1 1.7±2.5 8.8±2.3*#8.2±2.5*#4.8±2.4*#RF2 1.7± 2.2 7.7± 2.2*# 6.8± 2.7*# 4.1± 2.1*#對照組 17.4± 4.4 11.7± 3.7*# 13.7± 3.8*# 12.4± 1.9*#LVSP(k Pa) RF0 RF1 15.8±4.4 12.4±2.8*#14.6±2.7*#12.6±2.3*#RF2 16.1± 4.3 13.5± 3.2*# 15.5± 3.1*# 14.7± 2.5*#對照組 12.1± 2.4 7.0± 1.7*# 7.3± 2.5*# 7.3± 2.6*#CF(m l/min) RF0 RF1 12.3±2.3 7.4±2.7*#7.9±2.4*#8.4±2.3*#RF2 12.9± 2.2 8.5± 2.9*# 8.8± 2.5*# 8.9± 2.8*#

表2 不同濃度瑞芬太尼處理組冠脈流出液LDH及心肌 MDA含量 (n=10,±s)

表2 不同濃度瑞芬太尼處理組冠脈流出液LDH及心肌 MDA含量 (n=10,±s)

注:與組間比較,*P＜0.01;組內比較,#P＜0.05

組 別 LDH含量(U/g) M DA含量(nmol/g)對照 組 16.0± 4.3 8.83± 13.32 RF0 RF1 11.1± 3.7*# 26.58± 12.15*#RF2 9.4± 3.3*# 21.56± 10.12*#

討 論

在妊娠過程中,循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生了許多結構及功能的改變,如血容量增加,且整個妊娠期間血容量約增加30%～ 50%,心輸出量也相應增高30%～ 50%,心肌發(fā)生了適應性肥大,心肌做功及氧耗明顯增加,如產婦合并有心臟疾病則在分娩過程中發(fā)生心肌缺血再灌輸損傷的可能性大大增加。妊娠時機體神經體液改變,其中有許多具有損傷保護作用的因子高度表達,如雌激素、孕激素、NO等。還有一些可以進行強大的血管修復作用,如血管內皮生長因子、堿性成纖維細胞生長因子、胰島素樣生長因子等。研究證實上述因子對在體孕期大鼠心肌缺血再灌注有損傷起保護作用[3]。孕鼠離體心肌由于失去雌激素、孕激素等保護因子的作用,再加上心肌在孕期的結構和功能的改變,其對缺血再灌注損傷的耐受如何值得探討。本實驗結果顯示,孕鼠離體心肌對缺血再灌注損傷的耐受明顯降低。分析其原因主要為離體心肌失去了機體代償性的保護因子,隨著離體時間的延長心肌損傷明顯加重;同時由于心肌在孕期的代償性改變使心肌在隨后的離體缺血再灌注損傷適應性大大降低。實驗結果說明瑞芬太尼預處理對孕鼠離體心肌缺血再灌注損傷有保護作用,能降低缺血再灌注心臟丙二醛、乳酸脫氫酶含量和心肌梗死面積,降低再灌注期左室舒張末壓,增加左室收縮和舒張速率,增加冠脈流量。高濃度組比低濃度組具有更好的保護作用實驗中顯示使用常規(guī)麻醉劑量瑞芬太尼對離體心肌沒有抑制作用。

阿片類藥物預處理所產生的保護作用機制與缺血預處理相似[4～6]。阿片受體廣泛存在于人體,研究證實阿片受體興奮參與了預適應心肌保護,阿片類藥物可以通過激動心臟上的阿片受體對缺血后的心臟產生保護用。雖然μ阿片受體是否存在心肌上存在很多爭議[7,8],但是阿片類藥物作用于δ、κ受體以及結合于可能存在于心臟神經或者心臟血管的內皮細胞上μ受體[9]和μ、δ受體之間的交叉作用[10]仍然提示可起到保護作用。瑞芬太尼是阿片受體激動劑,因此對心肌有保護作用。瑞芬太尼預適應心肌保護效應可能是通過阿片受體激活 ATP-敏感性鉀通道[1,2]、抑制氧自由基的產生和缺血再灌時心肌細胞鈣超載[2]或者作用于血管內皮細胞 μ阿片受體,促進內皮細胞釋放一氧化氮(NO),NO可激活 PKC并開放 ATP-敏感性鉀通道產生預適應效果。此外尚能增加缺血區(qū)的冠脈血流量,從而減少梗死面積[1]。

瑞芬太尼是一種新型的高度選擇性的μ阿片受體激動劑,但它不只作用于μ阿片受體,同時也作用于δ和κ阿片受體,因此對阿片受體有更強的親和力,對心肌缺血再灌注保護過程中起到更強的保護作用。實驗顯示出瑞芬太尼組電鏡下心肌結構保持較好;反映心肌細胞破壞的酶 MDA、LDH量均較少,符合上述判斷。但是在臨床使用過程中,如果瑞芬太尼使用速度過快劑量過大也顯示對心血管抑制過強的副用,表現為心率減慢,血壓降低。在整體動物實驗中,瑞芬太尼也表現出這些副作用。分析主要原因可能是一次用藥劑量過快過大導致中樞迷走神經系統(tǒng)強烈興奮以及瑞芬太尼高選擇性的作用于μ受體引起心率減慢有關。離體心肌由于失去了機體中樞迷走神經系統(tǒng)的支配同時心肌上并不廣泛存在有μ受體,心肌抑制效應應有所減弱或者消失,因此常規(guī)麻醉劑量的瑞芬太尼對大鼠離體心肌做功能力沒有較大影響,本實驗結果也證實沒有心功能抑制,相反隨著藥物濃度的增大其保護作用隨之增強,表現為酸脫氫酶(LDH)活性及心肌丙二醛(MDA)含量的降低及心功能的改善。

綜上所述,孕鼠離體心肌對缺血再灌注損傷的耐受明顯降低,而瑞芬太尼對孕鼠離體心肌缺血灌注的損傷有顯著的保護作用,并隨藥物濃度的增加而保護作用增大,顯示出量效關系。

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Protective effects of rem ifentanil preconditioning onm yocardium against ischem ia-reperfusion in jury in pregnant rats

Department of Anesthesiology,Shenzhen M aternity and Child Healthcare Hospital o f Southern M edical University(Shenzhen 518028)
Wu M ingguang Li Yuantao Huang Xiaolei et al

Ob jective:To observe the tolerance o f the iso lated hearts o f p regnantm ice on ischem ia indoctrination injury and the protective effects of different concentrtion remifentanil pretreatment against pregnant ratsmyocardia l ischem ia reperfusion in jury.Methods:40 male SD rats were random ly divided into 4 groups,10 non-pregnantm ice w ere selected as control group.20 days after the pregnancy,30 pregnant ratsw ere random ly divided into 3 groups:no rem ifentanil preconditioning group (RF0group);low concentration rem ifentanil group(RF1group)and high concentration rem ifentanil group(RF2group).After anesthesia,thehearts w ere immediately removed out to establish the Langendorff isolated heart perfusion mode1.After 20m in of perfusion for stabilization in each group,the hearts of the contron l group and the no rem ifentanil preconditioning group w ere consistently perfused with K-H solution saturated with 95%O2and 5%CO2at 37℃.A fter being stabilization perfused for 20 min the heartsw ere subjected to 30m in global ischem ia by suspension of per fusion followed by 45 m in reperfusion.In the fentanyl p retreatment groups(FPC1,FPC2group)and rem ifentanil pretreatment group(RPC1,RPC2group),the hearts were perfused w ith 20 or 40μg/L fentanyl or rem ifentanil solution before ischem ia-reperfusion respec tively.The leftventricular systolic pressure(LV SP),left ventricu lar and diastolic p ressure(LVEDP)and coronary flow(CF)were monitored continuously.Coronary effluent w as collected from 15 m in of stabilization to 15m in of reperfusion for determ ination LDH activity.At the end of 45m in reperfusion,their hearts were removied for determination for myocardial MDA content and harvested for determ ination of myocardia l infarct size.A t the same time,the heart sections w ere observed to examine ultrastruc ture using electron m icroscopy.Results: At the end of 20min stabilization,activity of LV EDP,LV SPand LDHw ere not significantly changed in than those each group(P＞0.05).After reperfusion,LV EDP,LV SP recovered significantly better in the fentanyl p retreatment groups(FPC1,FPC2group)or rem ifentanil pretreatment group(RPC1,RPC2 group)than control group(C group)(P＜0.05).Themyocardial MDA content,LDH release were significantly lower than those in the fentany l p retreatment groups(FPC1,FPC2 group)or rem ifentanil pretreatment group(RPC1,RPC2group)(P＜0.05).Compared with the controlgroup(C group),the in farc t area w as significantly smaller,the m yocardia l u ltrastructure was w ell-p reserved in the fentany l p retreatmentgroups(FPC1,FPC2 group)or rem ifentanil p retreatm ent group(RPC1,RPC2 group)(P＜0.05).The higher concentration fentanyl or rem ifentanil solution had better cardioprotective effec ts than low er concentration solution.Compare with fentanyl,rem ifentanil had beter cardioprotective effects(P＜0.05).Conclusion: The tolerance of pregnant rat iso lated heart against ischem ic injury indoctrination are dec reased and rem ifentanil have dose-depended protective effects on m yocardial ischemia reperfusion o f iso lated m yocardial of pregnant rats.

M yocardial ischemia M yocardial reperfusion injury/d rug therapy Recep torμ recep tor agonist Model animal Rats

心肌缺血 心肌再灌注損傷 /藥物療法 受體,阿片樣,μ受體激動劑 模型,動物 大鼠

R363

A

1000-7377(2011)01-0018-04

▲通訊作者

(收稿:2010-08-30)