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编号:10502802
St.Thomas液中加入N-乙酰半胱氨酸可减轻幼兔心肌的缺血再灌注损伤
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 2000年第11期
     作者:陈柏成 肖颖彬 陈林 钟前进 王学锋 刘欲团

    单位:第三军医大学附属新桥医院心血管外科,重庆 400037

    关键词:心肌;缺血再灌注损伤;N-乙酰半胱氨酸;Ca2+-ATP酶

    第三军医大学学报001111

    提 要:目的 观察附加0.4 mmol/L N-乙酰半胱氨酸(NAC)心脏停搏液(NAC组)和St.Thomas液(ST组)对低温缺血再灌注幼兔心肌的保护作用。方法 采用Langendorff-Neeley离体左心做功模型,离体心脏缺血液120 min,再灌注60 min;分离出缺血再灌注幼兔左室心肌肌浆网,测定其总巯基(TSH)、非蛋白巯基(NPSH)、丙二醛(MDA)及Ca2+-ATP酶活性。结果 NAC组,再灌注后心脏功能恢复明显优于ST组;TSH,NPSH含量明显高于ST组,同时MDA含量明显低于ST组;NAC组缺血再灌注对肌浆网Ca2+-ATP酶活性的抑制较ST组轻。结论 附加 NAC可显著改善St.Thomas液对低温缺血再灌注幼兔心肌的保护作用。其机制与 NAC提高缺血再灌注幼兔心肌的还原型巯基水平,增强心肌抗氧化损伤能力,减轻缺血再灌注对幼兔心肌肌浆网钙泵功能的抑制有关。
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    中图法分类号:R542.2;R654.2;R977.4 文献标识码:A

    文章编号:1000-5404(2000)11-1053-03

    Protective effects of N-acetyl-L-cysteine on hypothermic ischemia-reperfused isolated immature rabbit hearts

    CHEN Bai-cheng,XIAO Ying-bin,CHEN Lin,ZHONG Qian-jin,WANG Xue-feng,LIU Yu-tuan

    (Department of Cardiovascular Surgery,Xinqiao Hospital,Third Military Medical University,Chongqing 400037,China)
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    Abstract:Objective To evaluate the protective effects of St.Thomas cardioplegia supplemented with 4 mmol/L N-acetyl-L-cysteine (NAC,NAC group) on the hypothermic ischemia-reperfused immature hearts compared with those of St.Thomas cardioplegia (ST group).Methods The Langendorff-Neeley isolated perfused working rabbit model was employed.Cardiac sarcoplasmic reticulums (SR) were isolated from the ischemia-reperfusion myocardium.Then the content of total sulfhydryl (TSH),nonprotein sulfhydryl (NPSH),malmdialdehyde(MDA) and the activity of Ca2+-ATPase were measured.Results ①The cardiac function during reperfusion was improved significantly in NAC group (P<0.01).②Compared with the ST group,the SR,TSH,NPSH contents remained in a higher level in the NAC group (P<0.05),while the MDA content was lower in NAC group (P<0.01).③St.Thomas cardioplegia supplemented with NAC attenuated the inhibitive activity of the SR Ca2+-ATPase during ischemia-reperfusion (P<0.01).Conclusion St.Thomas cardioplegia supplemented with NAC improves the myocardial protective effects on the ischemia-reperfused immature myocardium.The mechanism might be that NAC can maintain the reduced thiol pool in the immature myocardium,enhance the anti-oxidative capacity and attenuate the inhibition of SR Ca2+-ATPase.
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    Key words:N-acetyl-L-cysteine;immature myocardium;Ca2+-ATPase;ischemia-reperfusion injury

    谷胱甘肽氧化还原循环是心肌重要的内源性抗氧化损伤机制[1]。N-乙酰半胱氨酸(N-acetyl-L-cysteine,NAC)是谷胱甘肽合成前体,已有研究证实NAC对成年心肌具有保护作用[2],但NAC对幼兔心肌作用的研究尚少,本实验采用左室做功模型,探讨附加NAC心脏停搏液对低温缺血再灌注幼兔心肌的保护作用。

    1 材料与方法

    1.1 主要药品及仪器设备1.1.1 药品N-乙酰半胱氨酸(由军事医学科学院江民教授惠赠),ATP酶检测试剂盒(南京建成生物研究所),常用试剂为国产分析纯级。
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    1.1.2 采用3~4周龄大白兔,体重350~450 g,雌雄不拘,由新桥医院动物室提供。离体心脏Langendorff-Neeley左室做功模型依文献[3]制备。灌流液采用Krebs-Hensleit配方,用前新鲜配制,以95% O2和5%CO2混合气体平衡,保持PO2 80~90 kPa,PCO2 4.0~4.5 kPa,灌流前负荷1.3 kPa,后负荷5.3 kPa。

    1.1.3 RM-6200四道生理记录仪 (日本),低温超高速离心机(日本),722光栅分光光度计 (四川仪表九厂)。

    1.1.4 St.Thomas液配方 NaCl 110 mmol/L,KCl 16 mmol/L,MgCl2 16 mmol/L,CaCl2 1.2 mmol/L,NaHCO3 10 mmol/L,pH 7.8;渗透浓度320 mOsm/L,用前新鲜配制,附加NAC者,用前加入,NAC浓度为4 mmol/L。
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    1.2 实验过程及分组

    1.2.1实验过程 模型建立后,先平衡逆灌10 min,心跳平稳后,左室顺灌做功60 min,用4℃St.Thomas液或附加NAC的St.Thomas液10~15 ml,灌注使心脏停搏120 min (环境温度15~20 ℃),每30 min重复灌注1次。停搏结束后,开启逆灌使心脏复跳,平衡灌注10 min,顺灌左室做功60 min。

    1.2.2 分组 按灌注心停搏液不同分为St.Thomas液灌注组(ST组)和附加NAC的St.Thomas液灌注组 (NAC组),每组8只心脏。

    1.3 观察指标

    1.3.1心脏功能指标 包括左室收缩峰压(Left ventricule peak systolic pressure,LVPSP),左室舒张末压(Left ventricle end diastolic pressure,LVEDP),正负变化速率(±dp/dt),心率(HR),左心室输出量(CO),及冠脉流量(Coronary flow,CoF)。
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    1.3.2 左室心肌肌浆网Ca2+-ATP酶活性 按文献[4]方法分离出心肌肌浆网,采用定磷法,用南京建成生物研究所ATP酶试剂盒测定Ca2+-ATP酶活性。

    1.3.3 左室心肌肌浆网总巯基(TSH)及非蛋白巯基(NPSH) 按上述方法分离心肌肌浆网,按DTNB方法[5]测定TSH,NPSH含量。按TBA法[6]测定MDA含量。

    1.4 统计学分析

    数值用±s表示,均数间比较用t检验。

    2 结果

    缺血前两组心脏功能无明显差别,经停搏缺血再灌注后,NAC组心脏功能各项指标的恢复均明显优于St.Thomas组(P<0.05),见表1。说明附加NAC可显著改善St.Thomas液的心肌保护作用。NAC组心肌肌浆网总巯基非蛋白巯基含量在缺血末及再灌注后均高于St.Thomas组(P<0.05)。NAC组Ca2+-ATP酶活性在缺血末及再灌注后明显高于St.Thomas组(P<0.01),见表2。说明附加NAC可以提高心肌肌浆网巯基含量,同时减轻心肌肌浆网ATP酶活性的抑制。
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    表1 两组心脏功能指标比较(±s)

    Tab 1 Comparison of parameters of cardiac function between

    the two groups(±s)

    ST group (n=8)

    NAC group(n=8)

    Preischemia

    Reperfusion 60 min

    Preischemia

    Reperfusion 60 min

, 百拇医药     CoF(ml/min)

    13.50±2.14

    6.38±2.05

    12.94±2.23

    9.75±3.08*

    CO(ml/min)

    33.36±1.93

    15.63±3.31

    32.63±4.46

    24.13±3.20*

    HR(min-1)
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    199.00±23.28

    152.50±3.31

    191.75±13.42

    163.50±17.75*

    LVPSP(p/kPa)

    12.63±1.42

    8.25±1.95

    11.92±1.52

    9.42±1.46*

    LVEDP(p/kPa)

    0.21±0.31
, 百拇医药
    1.30±0.22

    0.17±0.25

    0.77±0.04*

    +dp/dt(kPa/s)

    149.03±17.09

    90.00±14.25

    147.50±0.25

    130.00±35.28*

    -dp/dt(kPa/s)

    160.14±34.89

    85.00±19.76
, 百拇医药
    165.83±34.26

    130.83±35.98*

    *:P<0.01 vs ST

    表2 两组左心室心肌肌浆网巯基含量与Ca2+-ATP酶活性比较(±s)

    Tab 2 Comparison of the sulfhydryl contents and Ca2+-ATPase activities between the two groups(±s)

    ST group (n=8)

    NAC group (n=8)

    Preischemia
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    (n=8)

    Postischmia

    Reperfusion 60 min

    Postischmia

    Reperfusion 60 min

    TSH(mB/μmol*mg-1)

    56.25±10.41

    45.77±6.67*

    35.73±8.67* *

    53.73±5.65
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    46.50±11.36

    NPSH(mB/μmol*mg-1)

    3.67±1.96

    2.01±0.85*

    1.35±0.84* *

    3.50±0.67

    2.31±0.84

    MDA(mB/μmol*mg-1)

    0.53±0.20
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    0.67±0.07

    0.89±0.04* *

    0.63±0.07

    0.69± 0.06

    Ca2+-ATPase(μmol*mg-1*h-1)

    84.88±18.06

    29.10±8.11* *

    48.46±11.39*

    57.84±8.00
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    73.67±10.16

    *:P<0.05,* *:P<0.01 vs preischemia; △:P<0.05,△ △ :P<0.01 vs ST

    3 讨论

    NAC是谷胱甘肽(GSH)合成前体,通过维持心肌还原巯基库水平,提高心肌抗过氧化损伤能力。NAC通过其还原型巯基,直接捕获未成对电子,阻遏超氧阴离子的生成;还原型巯基作为GSH过氧化物酶 (GPx)的底物,清除具有组织损伤能力的羟自由基和脂肪酰羟基过氧化物;还原型巯基作为巯基转移酶的底物,还原氧化型蛋白巯基,维持蛋白功能[7];还原型巯基还参与氧化应激基因表达的调控[8],从而发挥抗过氧化损伤作用。

    附加 NAC可以显著改善St.Thomas对低温停搏120 min幼兔心脏的保护作用。本实验观察到,附加 NAC可以提高幼兔心肌肌浆网总巯基 (TSH),非蛋白巯基(NPSH)含量,增强幼兔心肌肌浆网Ca2+-ATP酶活性,改善幼兔心脏CO、CoF、HR、LVPSP、LVEDP、±dp/dt等心功能指标。氧自由基过氧化损伤和心肌细胞内钙离子平衡紊乱是心肌缺血再灌注损伤的重要机制。心肌肌浆网是缺血再灌注期间易受损伤的靶细胞器之一。谷天祥等[9]应用电镜酶细胞化学方法发现,缺血再灌注后,肌浆网原位Ca2+-ATP酶颗粒减少,并随缺血再灌注进程而进行性加重。缺血再灌注时氧自由基的生成超过细胞清除能力,造成肌浆网蛋白所含还原型巯基氧化,改变肌浆网酶与通道功能,肌浆网Ca2+-ATP酶功能障碍引起细胞内钙离子平衡紊乱[10] ,Vile研究也证实微粒体巯基氧化后抑制ATP酶,引起心肌细胞钙离子转运障碍。
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    本实验表明附加4 mmol/L NAC可显著改善St.Thomas液的心肌保护作用,维持再灌注后心肌巯基库水平,减轻缺血再灌注对幼兔心肌肌浆网Ca2+-ATP酶的抑制,维持幼兔心肌细胞的钙离子调节能力,改善再灌注后的心肌功能的恢复。NAC是心脏停搏液有价值的添加剂。

    作者简介:陈柏成(1965-),男,湖南省临武县人,硕士,主治医师,讲师,主要从事未成熟心肌保护方面的研究。

    参考文献:

    [1]Meister A.Glutathione,ascorate and cellular protection[J].Cancer Res,1994,54(7 Suppl):1969-1986.

    [2]Villani F,Glimberlia M,Monli E,et al.Effect of glutathione and N-acetyl-cysteine on in vitro and in vivo cardiac tocicity of donorubicin[J].Free Radic Res Commun,1990,11(1-3):145-151.
, http://www.100md.com
    [3]Neely J R,Liebermeister H,Battersby E J,et al.Effect of pressure development on oxygen comsumption by isolated rat heart[J].Am J Physiol,1967,212(4):804-814.

    [4]Rapundalo S T,Briggs F N,Feher J J,et al.Effects of ischemia on the isolation and function of caninc cardiac sarcoplasmic reticulum[J].J Mol Cell Cardiol,1986,18(8):837-851.

    [5]Kaneko M,Elimban V,Phalla N S.Mechanism for depression of heart sarcolemmal Ca2+-pump by oxygen free radicals[J].Am J Physio1,1989,257(3Pt2):H804-H811.
, 百拇医药
    [6]Ohkawa H.Assay for lipid peoxides in annimal tiaaue by thiobarbituric acid recton[J].Annal Biochem,1979,95(2):351-358.

    [7]肖颖彬,杨素娟,韩本立,等.附加N-乙酰半胱氨酸心停搏液对低温缺血再灌注大鼠心脏的保护作用[J].第三军医大学学报,1999,21(1):45-47.

    [8]Yamamoto K,Dang Q N,Kennedy S Ph,et al.Induction of tenascin-C in cardiac myocytes by mechanical deformation.Role of reactive oxygen species[J].J Biol Chem,1999,274(31):21 840-21 846.

    [9]谷天祥,肖德绵,张显清,等.心肌缺血再灌注损伤肌浆网Ca2+-ATP酶活性变化电镜酶细胞化学观察(摘要)[J].中华心血管病杂志,1997,25(1):71.

    [10]Mezzetti A,Lapenna D,Pierdomenico S D,et al.Myocardial antioxidant defenses during cardiopulmonary bypass[J].J Card Surg,1993,8(2):167-171.

    收稿日期:2000-01-20

    修回日期:2000-07-30, 百拇医药