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编号:10219437
外源性溶血磷脂酰胆碱和缺血预处理对离体大鼠工作心脏的作用
http://www.100md.com 《心脏杂志》 2000年第4期
     作者:张春芬 伦学庆 廉萍 李建美

    单位:张春芬(济宁医学院:药理学教研室);伦学庆(附属医院神经外科);廉萍(附属医院神经外科);李建美(外科总论教研室,山东 济宁 272113)

    关键词:溶血磷脂酰胆碱;缺血预处理;工作心脏;缺血再灌注损伤

    心脏杂志000410摘 要:目的:观察外源性溶血磷脂酰胆碱(LPC)对离体大鼠工作心脏的损伤作用及缺血预处理(IP)对离体大鼠心脏的保护作用。方法:制备离体大鼠工作心脏模型。随机分为4组:C组:用K-H液连续灌注35 min;Ⅰ组:停灌注40 min,再灌注30 min;L组:用含5 μmol/L LPC的K-H液灌注5 min,再用正常K-H液灌注30 min;P组:停灌注5 min后再灌注5 min,重复3次,然后重复L组全过程。结果:再灌后,L组和I组心功能均明显下降,室颤发生率提高,灌注液中乳酸脱氢酶(LDH)和丙二醛(MDA)含量明显升高,心肌组织中超氧化物歧化酶(SOD)活力明显降低。与L组相比,P组心功能指标明显升高,LDH和MDA含量明显降低,SOD活力较高,无室颤发生。结论:LPC可导致与经典方法类似效果的类缺血再灌注损伤作用,IP对LPC损伤有保护作用。
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    中图分类号:R331.31 文献标识码:A 文章编号:1005-3271(2000)04-0276-03

    The effect of exogenous lysophosphatidylcholine and ischemic preconditioning to isolated working rat hearts

    ZHANG Chun-fen LI Jian-mei

    (Department of Pharmacology)

    LUN Xue-qing LIAN Ping

    (Affiliated hospital,Jining Medical College,Jining Shandong 272113,China)
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    Abstract:AIM:To observe the ischemia-reperfusion-like effect of exogenous lysophosphatidylcholine(LPC) and the protective effect ischemic preconditioning(IP) in isolated working rat hearts. METHODS:Established isolated working rat heart models,and divided into four groups:C group:the hearts were perfused with K-H buffer for 35 min;I group:stop perfusion for 40 min,and then reperfusion for 30 min;L group:the hearts were perfused with K-H buffer containing 5 μmol/L LPC for 5 min, reperfused for 30 min;P group:first,the hearts were in three cycle of 5 min of ischemia and 5 min of reperfusion,and then prefused as the L group. RESULTS:Reperfusion in L and I group both caused a cardiac dysfunction and an increase in the release of lactic dehydrogenase (LDH) and malondialdeyde (MDA),and an increase in incidence of ventricular fibrillation (VF),the activity of superoxide dismutase (SOD) were significantly decreased. There is no significant difference between L and I group. IP can improve the recovery of cardiac function and SOD activity,reduced LDH and MDA release and VF incidence. CONCLUSION:Exogenous LPC can cause ischemia-reperfusion-like changes,IP has protective effect to LPC injury.
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    Key words:lysophosphatidylcholine;wirking heart;ischemia reperfusion injury;ischemia preconditioning

    缺血预处理(ischemic preconditioning,IP)是指反复短暂的缺血可使心肌在后续的持续性缺血中得到保护,从而缩小心肌梗死面积、促进心功能的恢复,保护心肌超微结构,减少再灌注心律失常等[1]。溶血磷脂酰胆碱(lysophosphatidylcholine,LPC)为心肌缺血/再灌注期间的代谢产物,具有较强的心肌细胞毒性,在心肌缺血再灌注损伤中起重要的作用。近年来的研究发现,外源性LPC直接作用于心肌后可导致较强的类似缺血性损伤的作用[2]。作者利用离体大鼠工作心脏,观察了LPC所诱发的类缺血再灌注损伤的作用以及缺血预处理的保护作用。

    1 材料和方法
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    1.1 动物 SD大鼠,体重200~250 g,雌雄各半,由济宁医学院实验动物中心提供。

    1.2 试剂 LPC,Fluck产品。维生素C,张家界制药厂生产。硫代巴比妥酸(TBA),Fluck产品。肾上腺素,Sigma产品。Krebs-Henseleit(K-H)液配制方法见文献[3],pH7.35。

    1.3 实验方法 按Flynn等[4]方法制备大鼠工作心脏,其灌注压为1.47 kPa,后负荷为4.41 kPa。在左心室内插一小管,连于二道生理记录仪(成都仪器厂),观察并记录Ⅱ导程心电图、心率(HR)和左心室收缩压(LVSP)。在心脏底部系线通过张力换能器连于xwt平衡记录(上海大华仪表厂),记录心肌收缩力(CA)。实验分为4组(每组8只):对照组(C组),工作心脏稳定后连续用K-H液灌注35 min;停灌再灌注组(I组),停灌注K-H液40 min后再灌注30 min;LPC损伤组(L组),用含5 μmol/L LPC的K-H液灌注5 min,再用正常K-H液灌注30 min;缺血预处理组(P组),停灌注K-H液5 min后再灌注5 min,重复3次,然后重复L组的全过程。测量冠状动脉血流量(CBF)。实验结束后,取下心脏冷冻备用。
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    1.4 生化指标的测定 用光电比色法[5]和TBA法[6]分别测定灌注液中乳酸脱氢酶(LDH)和丙二醛(MDA)的含量。用肾上腺素自氧化法[7]测定心肌组织中超氧化物歧化酶(SOD)含量。

    实验数据以±s表示,统计学处理用t检验。

    2 结果

    2.1 室颤发生情况 以再灌注后室颤持续30 s为阳性。L组和I组均有3例发生室颤,发生率为3/8,平均持续时间分别为162.7和149.1 s。C组和P组均未出现室颤。

    2.2 心脏功能性指标 与C组相比,再灌后,L组和I组LVSP、CBF及CA明显降低,HR明显减慢,有显著的统计学意义。L组HR明显较C组快。其他各项指标,L组有的也略高于C组,但多数没有统计学意义。P组心脏功能性指标较L组明显改善(见表1)。
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    2.3 灌注液中LDH和MDA生成量 灌注期间,C组LDH和MDA没有大的变动。而L组和I组在再灌后,灌注液中的LDH和MDA含量均明显升高,与C组相比有显著差异,L组和I组相比没有显著差异。与L组相比,P组灌注液中LDH和MDA水平明显降低(见图1,2)。

    图1 LPC和IP对LDH生成量的影响(n=8)

    与C组比较,aP<0.05;与L组比较,cP<0.05

    图 2 LPC和IP对MDA生成量的影响(n=8)

    与C组比较,aP<0.05;与L组比较,cP<0.05
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    2.4 心肌超氧化物歧化酶(SOD)含量 实验末,C组心肌组织中SOD的含量为2451±193 U/g心肌组织。L组和I组分别为1948±203和1938±198 U/g心肌组织,两者与C组比较均有明显差异(P<0.05)。P组SOD含量为2113±182 U/g心肌组织,尽管与L组比较无显著差异,但仍然有上升趋势,提示IP对LPC所致的类缺血再灌注损伤有保护作用。

    3 讨论

    LPC是由心肌细胞膜内的磷酸甘油在磷脂酶A2(PLA2)的作用下水解而成。在生理情况下,心肌细胞中产生的LPC通过乙酰化作用和水解作用被代谢,其含量不超过细胞膜磷脂的1%,不引起细胞膜结构的损伤。

    表1 LPC和IP对离体大鼠心脏功能的影响(±s,n=8) 组别
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    LVSP(kPa)

    CBF(ml/min)

    HR(次/min)

    CA(mm)

    实验前

    实验末

    实验前

    实验末

    实验前

    实验末

    实验前

    实验末

    C
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    7.5±1.2

    6.7±1.5

    5.6±1.2

    4.6±2.2

    150.5±34.1

    148.4±64.1

    18.8±4.1

    17.0±3.6

    I

    7.1±0.7

    2.9±2.1b

    4.7±1.2
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    2.2±1.1a

    147.3±13.7

    128.9±68.7a

    18.6±3.4

    5.9±2.3a

    L

    8.0±2.0

    3.3±1.3b

    5.2±2.1

    2.8±1.6a

    189.4±40.4
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    126.0±67.2c

    19.4±2.7

    5.9±2.1a

    P

    7.6±1.8

    4.2±1.9

    5.3±1.2

    3.9±1.8c

    158.9±38.9

    139.3±31.3c

    17.8±2.9
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    9.9±2.1c

    LVSP:左心室收缩压,CBF:冠脉流量,HR:心率;CA:心肌收缩力。C:对照组;I:停灌-再灌注组;L:LPC损伤组;P:缺血预处理组。实验末指实验后30 min。与C组比较,aP<0.05,bP<0.01;与L组比较,cP<0.05,dP<0.01。 当存在心肌缺血或心肌缺血再灌注损伤时,PLA2的活性增加,致使LPC生成增加,导致LPC积累。LPC的结构和细胞膜磷脂较相似,但LPC只有一个长链脂肪烃的非极性端。当LPC在心肌细胞膜中超过一定的含量时,大量LPC嵌入膜脂质双分子层中,导致相邻的膜磷脂分子排列结构紊乱,破坏膜的各种受体和离子通道,而且对各种离子通道是非选择性抑制作用。引起损伤的机制:①LPC抑制心肌细胞的氧化磷酸化过程。Witter等1957年发现LPC明显破坏肝脏线粒体中的氧化磷酸化作用。Hogue等[8]发现,LPC明显抑制心肌细胞的高能磷酸代谢,致使心肌细胞中的三磷酸腺苷(ATP)和肌酸磷酸(CP)生成量明显减少;②LPC抑制心肌肌浆网(SR),导致心肌细胞内Ca2+超载[9]。SR钙泵是维持心肌细胞Ca2+稳态以及心肌舒缩的重要蛋白质,镶嵌于SR膜脂质双层中,功能活动受膜磷脂微环境的影响,当膜磷脂中LPC含量增加时,SR的功能减退,致使细胞内高Ca2+;③LPC明显抑制Na+-K+-KTP酶的活性,从而增加细胞内Na+的浓度,使Na+-Ca2+交换增加,加重心肌细胞内Ca2+超载现象[10]。细胞内Ca2+增加和氧化磷酸化作用的抑制,造成线粒体等的严重损伤。这与缺血再灌注所造成损伤相同;④PLA2是Ca2+依赖性中性磷脂酶,通过水解磷脂的C1酯酰键将磷脂转变为LPC。一方面LPC所致的细胞内高Ca2+反过来增加PLA2的活性,加剧LPC的堆积,形成恶性循环。另一方面LPC还可直接提高PLA2的活性。PLA2的激活是花生四烯酸释放的关键酶,由此诱发脂质过氧化反应,加重细胞损害[11];⑤LPC还引起冠状血管收缩,减少冠状动脉血流量。
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    本实验用外源性LPC灌注心脏5 min后,心脏功能明显降低,LDH和MDA生成量增加,SOD活力降低。LDH生成的多少可直接反应心肌损伤程度。MDA为脂质过氧化反映的最终产物,其水平高低可间接反映细胞内脂质过氧化反应的程度。SOD是氧自由基清除剂,心肌缺血再灌后心肌细胞内SOD含量明显降低说明心肌的自由基损伤加重。由此可见,LPC诱发的心肌损伤与经典的缺血再灌注方法所致的结果基本一致。

    IP保护心肌的过程实际上就是心肌细胞对继发缺血性及缺血再灌注损伤耐受性的适应过程。研究表明,蛋白激酶C(PKC)在心脏缺血预处理过程中起关键性作用。PKC作为一种Ca2+和磷脂依赖的蛋白激酶,参与肌醇磷脂代谢的细胞信息传递,维持细胞内Ca2+稳态,阻止细胞内Ca2+浓度的进一步升高。细胞浆Ca2+聚集是心肌缺血和再灌注时发生损伤的关键。另外,PKC转位与激活还可以引发底物蛋白磷酸化,腺苷、缓激肽、受体和离子通道在IP过程中发挥重要作用。从理论上讲,PKC的这些作用均可对抗LPC的损伤作用。
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    (收稿 1999-06-02 修回 1999-10-25), 百拇医药