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编号:10204437
间歇性低氧处理大鼠心肌的抗心律失常与抗氧化效应
http://www.100md.com 《生理学报》 2000年第2期
     中国科学院上海生理研究所; 上海 200031 张翼;钟宁;朱海峰;周兆年

    关键词:间歇性低氧;心律失常;超氧化物歧化酶、 丙二醛;适应;心脏

    摘要:利用结扎在体大鼠冠脉方法研究不同时间间歇性低氧处理对缺血、 再灌注心律失常以及心肌超氧化物歧化酶(SOD)、 丙二醛(MDA)的影响, 并与连续性低氧相比较。实验结果如下: (1) 间歇性低氧(intermittent hypoxia exposure)28 d (IH28)、 42 d (IH42)、 间歇性低氧28 d后1周 (PIH28-1W)、 2周 (PIH28-2W)和连续性低氧 (continued hypoxia exposure) 28 d (CH28)、 42 d (CH42)大鼠, 缺血和再灌注心律失常评分明显低于对照组; (2)IH28、 IH42、 CH28、 CH42、 PIH28-1W、 PIH28-2W及间歇性低氧28 d后3周 (PIH28-3W)大鼠心肌的SOD明显高于对照组; 而间歇性低氧14 d (IH14)、 IH28、 IH42、 CH28、 CH42、 PIH28-1W及PIH28-2W大鼠心肌的MDA明显低于对照组。实验结果表明: 间歇性低氧处理28 d和42 d具有明确的抗缺血和再灌注心律失常作用, 此作用与心肌抗氧化能力增强有关。抗心律失常作用于间歇性低氧处理14 d后逐渐发生, 脱离低氧处理后可有效维持2周左右。
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    近年来,大量实验表明, 间歇性暴露于适当低氧环境可激发机体的适应机制,进而产生有利的影响。间歇性低氧适应具有明显的心脏保护作用, 可减轻应激、 缺血对心肌的损伤, 增强心肌电稳定性及预防和对抗某些心律失常的发生[1]。但有关间歇性低氧抗心律失常的研究甚少, 有关其起效与持续时间未见报道。本研究利用结扎在体大鼠冠脉方法, 研究不同时间间歇性低氧处理对缺血、 再灌注心律失常的影响, 并与连续性低氧相比较。同时测定心肌组织的超氧化物歧化酶(SOD)活力和丙二醛(MDA)含量,以探讨间歇性低氧抗心律失常的机制。

    1 材料和方法

    1.1 动物分组及低氧处理 雄性SD大鼠90只, 初始体重120~150 g, 最后体重220~280 g。随机分为9组: 对照组 (Con, n=12)、 间歇性低氧 (IH)14 d组 (IH14, n=11)、 28 d组 (IH28, n=9)、 42 d组 (IH42, n=11); 间歇性低氧28 d后1周组 (PIH28-1W, n=10)、 2周组 (PIH28-2W, n=8)、 3周组 (PIH28-3W, n=8); 连续性低氧28 d组 (CH28, n=11)与42 d组 (CH42, n=10)。间歇性低氧动物于低压氧舱分别接受14, 28 和42 d 相当5000 m 高原的减压低氧处理, 每天6 h。PIH28-1W、 PIH28-2W和PIH28-3W动物于28 d间歇性低氧后在常氧环境放置1周、 2周和3周再进行实验。连续性低氧动物在低压氧舱给于连续的低氧处理。对照组动物除不接受低氧处理外, 其他条件与低氧动物相同。
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    1.2 手术操作过程 动物以戊巴比妥钠 (30~35 mg/kg, ip)麻醉, 置于恒温手术台, 保持动物体温于37℃左右。切开颈部, 放置气管插管行人工呼吸 (PH-1型动物人工呼吸机, 浙江医科大学)。血气测定 (ABL3血气分析仪, 丹麦)动脉血氧分压 (PO2)、 血氧饱和度 (SaO2)、 二氧化碳分压 (PCO2)及pH分别为15.0±0.03 kPa, 98.2%±0.08%, 4.76±0.25 kPa 和7.35±0.01。右颈总动脉插管监视血压变化, 针型电极插入肢体皮下记录标准Ⅱ导ECG。通过微机及记录系统 (PowerLab/8 s, 澳大利亚)连续记录动脉血压和ECG。

    于左侧第4~5肋间开胸, 暴露心脏, 剪开心包。于冠状动脉左前降支起始段下方穿一细丝线, 丝线两头套入一细塑料套管, 通过微型扩张器控制丝线的松紧可造成冠脉的阻断和再灌注[1]。结扎和放松冠脉各15 min, 在缺血及再灌注过程中, 观察室性心律失常 (包括室性早搏、 室性心动过速和室颤)的发生情况。心律失常鉴定按Lambeth规定[2], 心律失常评分 (arrhythmia score, AS)参照 Johnston标准[3]。
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    1.3 心肌SOD和 MDA 的测定 各组动物实验结束後,迅速取出心脏,称重,制备匀浆。应用邻苯三酚法[4]测定心肌SOD活力。 用Ohkawa法[5]测定MDA含量。

    2 结果

    2.1 间歇性低氧减轻缺血、 再灌注心律失常的发生

    IH14大鼠缺血和再灌注心律失常评分分别为2.6±0.5和3.6±0.3, 与对照组4.0±0.7和3.3±0.6比较, 无显著性差异 (P>0.05); IH28、 IH42大鼠缺血和再灌注心律失常评分分别为1.2±0.5, 1.0±0.5和1.0±0.5, 0.9±0.5,明显低于对照组 (P<0.05~0.01)。 PIH28-1W, PIH28-2W大鼠的缺血和再灌注心律失常评分分别为0.9±0.4, 1.6±0.4和1.8±0.3, 2.4±0.5, 明显低于对照组 (P<0.05), 而PIH28-3W的评分为2.5±0.7, 3.1±0.4,与对照组无明显差异 (P>0.05)。 CH28大鼠缺血和再灌注心律失常评分为1.0±0.5和1.6±0.3; CH42大鼠缺血和再灌注心律失常评分为0.7±0.3, 0.6±0.4; 与对照组相比较, 均具有显著性差异 (P<0.05~0.01)。
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    2.2 间歇性低氧增强心肌的抗氧化能力

    从表1可以看出, IH28、 IH42、 CH28、 CH42、 PIH28-1W、 PIH28-2W各组大鼠心肌的抗氧化能力比对照组明显增强, 表现为SOD升高, MDA降低。 由表1还可看出IH14大鼠的MDA低于对照组和PIH28-3W大鼠的SOD高于对照组, 说明这两组动物心肌的抗氧化能力也有不同程度增强。

    表1. 大鼠心脏SOD活性和MDA浓度的变化

    Table 1. Changes in SOD activities and MDA concentrations in rat hearts

    SOD (U/g)

    MDA (nmol/g)
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    Control

    1120±71

    182±3

    IH 14

    1426±66

    125±3*

    IH28

    1783±69*

    132±5*

    IH42

    1795±45*
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    137±7*

    CH28

    1603±84*

    136±12*

    CH42

    1824±99*

    135±4*

    PIH28-1W

    1698±76*

    128±7*

, 百拇医药     PIH28-2W

    1615±53*

    155±16*

    PIH28-3W

    1624±63*

    161±10

    Mean±SEM,*P<0.05 vs control.IH14,IH28,IH42:14,28 and 42 days intermittent hypoxia exposure;CH28,CH42:28 and 42 days continued hypoxia exposure;PIH28-1W,PIH28-2W,PIH28-3W:1,2 and 3 weeks after IH28.
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    3 讨论

    本实验结果从整体水平进一步证实间歇性低氧处理28 d和42 d具有明确的抗缺血和再灌注心律失常作用[6],并首次观察了间歇性低氧处理抗心律失常作用的起效和维持时间,发现间歇性低氧处理抗心律失常作用由低氧暴露后约14 d逐渐发生,并在脱离低氧处理后可有效维持2周左右时间。这对进一步研究间歇性低氧处理的心脏保护及抗心律失常作用提供重要的实验依据。我们的研究结果表明28和42 d的间歇性低氧和连续性低氧均具有明显的抗缺血、 再灌注心律失常作用, 与两种低氧作用具有许多相似之处的报道一致[7]。

    心肌缺血再灌注时产生的氧自由基是造成心肌损伤的一个重要因素,也是缺血、 再灌注心律失常产生的重要原因之一[8]。SOD是生物体内清除氧自由基的抗氧化酶系统中的一种重要酶, 而MDA则是自由基连锁反应-脂质过氧化的最终产物,两者的变化可反映心肌的抗氧化能力。本实验结果显示, 间歇性低氧处理可明显增加SOD活性,降低MDA含量, 说明间歇性低氧处理可增强心肌的抗氧化能力,增强心肌对缺血再灌注损伤的耐受程度[9]。抗氧化能力的增强与抗心律失常作用相一致,提示间歇性低氧处理可同时增强心肌抗氧化和抗心律失常作用。心肌抗氧化能力的增强可能是间歇性低氧抗心律失常, 尤其是抗再灌注心律失常的重要机制之一[10]。
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    缺血性心律失常是临床常见病症, 严重损害心脏功能, 是引起死亡的重要原因之一。目前使用的各类抗心律失常药物存在各种不同程度的副作用[11]。研究和开发非药物治疗手段是目前医学领域研究的热点之一。连续性的慢性低氧适应也具有心脏保护、 抗心律失常作用。但连续长期低氧引起右室代偿性肥厚又会损害心脏功能, 加重心律失常[12], 甚至造成慢性高山病。间歇性低氧处理具有明显的心脏保护、 抗心律失常作用, 同时具有方法简便、易于应用、 无明显副作用、 作用维持时间较长等优点。因此, 完全有理由预言: 间歇性低氧处理可作为一种非药物性保护心肌的新途径用于临床, 造福人类。 但间歇性低氧保护作用的机制尚需深入研究。

    This project was supported by the National Natural Science Foundation of China (No.39500052).

    Corresponding author. Tel: 64313251-8500; Fax: 64746305; E-mail: znzhou@server.shcnc.ac.cn
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    张翼(中国科学院上海生理研究所, 上海 200031)

    钟宁(中国科学院上海生理研究所, 上海 200031)

    朱海峰(中国科学院上海生理研究所, 上海 200031)

    周兆年(中国科学院上海生理研究所, 上海 200031)

    参 考 文 献

    [1] Meerson FZ. Adaptation to intermittent hypoxia and its use for protecting the stress and ischemic damage. In Meerson FZ, ed. Adaptative Protection of the Heart: Protecting Against Stress and Ischemic Damage. Florida: CRC Press, 1991, 249~284.
, 百拇医药
    [2] Cerati D, Schwartz PJ. Single cardiac vagal fiber activity, acute myocardial ischemia, and risk for sudden death. Circ Res, 1991, 69: 1389~1401.

    [3] Walker MJA, Curtis MJ, Hearse DJ et al. The Lambeth conventions: guidelines for the study of arrhythmias in ischemia, infarction, and reperfusion. Cardiovasc Res, 1988, 22: 447~455.

    [4] Johnston KM, Macleod BA, Walker JA. Responses to lig~ation of a coronary artery in conscious rats and the actions of antiarrhythmics. Can J Physiol Pharmacol, 1983, 61: 1340~1353.
, http://www.100md.com
    [5] Marklund S, Marklund G. Involvement of the superoxide anion radical in the antioxidation of pyrogallol and a convenient assay for superoxide dismutase. Eur J Biochem, 1974, 47: 469~474.

    [6] Ohkawa H, Ohishi N, Yagi K et al. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction. Anal Biochem, 1979, 95: 351~358.

    [7] Meerson FZ, Beloshitskii PV, Vorontsova Eia et al. Effects of adaptation to continuous and intermittent hypoxia on heart resistance to ischemic and reperfusion arrhythmias. Patol Fiziol Eksp Ter, 1989, May-Jun (3): 48~50.
, http://www.100md.com
    [8] Zhuang JG, Zhou ZN. Protective Effects of intermittent hypoxia adaptation on myocardium and its mechanisms. Biol Signals Recept, 1999, 8: 316~322.

    [9] Jeroudi MO, Hartley CJ, Bolli R et al. Myocardial reperfusion injury: role of oxygen radicals and potential therapy with antioxidant. Am J Cardiol, 1994, 73: 2B~7B.

    [10] Chen M, Zhou ZN. Effects of hypoxia on myoglobin and antioxidant enzymes in rat myocardium. Exp Clin Cardiol, 1997, 2: 179~183.
, http://www.100md.com
    [11] Tan DX, Manchester LC, Reiter RJ et al. Ischemia/reperfusion-induced arrhythmias in the isolated rat heart:prevention by melatonin. J Pineal Res, 1998, 25: 184~91.

    [12] Wang XL. Pharmacology of ion channels and antiarrhythmic drugs. In Chen WZ et al. eds. Progress of Cardiovascular Pharmacology (1994~1995). Beijing: People′s Health Publishing House, 1995, 77~89.

    [13] Pei SX, Chen XJ, Si Ren BZ et al. Chronic mountain sickness in Tibet. Q J Med, 1989, 71 (266): 555~574.

    Received 1999-08-17 Revised 1999-10-18, 百拇医药