氟烷和七氟醚对缺血再灌注心肌功能和氧自由基的影响*

http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第4期

     作者：李 恒 王钧 曾因明 万龄丽

    单位：李 恒 河南省胸科医院麻醉科(郑州 450003)；王钧 曾因明 万龄丽 徐州医学院麻醉医学研究所

    关键词：氟烷；心肌；局部缺血；再灌注；超氧化物歧化酶；丙二醛

    氟烷和七氟醚对缺血再灌注心肌功能和氧自由基的影响 摘 要 目的：研究1.5肺泡最小浓度(MAC)的氟烷和七氟醚对缺血再灌注心肌功能和氧自由基的影响。方法：应用离体大鼠心脏Langendorff逆行灌注模型研究1.5 MAC的氟烷、七氟醚对心肌缺血前后心功能的影响，测定缺血前、缺血10 min、复灌30 min 3个不同时间的心肌超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量。结果：七氟醚不同程度地抑制心肌收缩功能。缺血10 min时，七氟醚组SOD酶活性明显下降，MDA含量显著升高。缺血25 min复灌30 min后，二药均能促进心肌功能和SOD酶活性恢复，抑制MDA生成，其中七氟醚的作用较为明显。结论：二药对缺血再灌注心肌具有一定的保护作用，七氟醚优于氟烷。

    Effects of halothane and sevoflurane on myocardial function and oxygen-derived free radicals during ischemia and reperfusion

    LI Heng, WANG Jun, ZENG Yin-Ming, WAN Ling-Li

    Department of Anesthesiology, Henan Provincial Chest Hospital, Zhenzhou(450003)

    Abstract AIM:To study the effects of 1.5 mininum alveolar concentration (MAC) halothane and sevoflurane on myocardial function and oxygen-derived free radicals during ischemia and reperfusion.METHODS:The model of Langendorff retro-perfused isolated rat heart was used to investigate the effects of halothane and sevoflurane on heart rate (HR),left ventricular end-diastolic pressure, left ventricular diastolic pressure, +dp/dt, -dp/dt and coronary flow (CF) before and after ischemia, and the myocardial SOD activity and Malondialdehyde (MDA) content were detemined before and after ischemia 10 minutes,and reperfusion 30 min. RESULTS:In normal isolated rat hearts, CF was increased significantly by sevoflurane, myocardial contractile function were depressed differently by both halothane and sevoflurane. If ischemia held for 10 minutes, SOD activity would significantly decrease and MDA content would significantly increase in sevoflurane grouop. At the end of reperfusion，both of the anesthetics improved the recovery of myocardial function and SOD activity， and depressed the production of MDA,especially sevoflurane. CONCLUSION:Both of the anesthetics could protect myocardium against ischemia and reperfusion injury, especially sevoflurane.

    MeSH Halothane; Myocardium; Ischemia; Reperfusion; Superoxide dismutase; Malondialdehyde

    氧自由基增加是造成心肌缺血再灌注损伤的重要原因之一^[1]。过氧化物歧化酶(superoxide dismutose,SOD)是细胞中清除氧自由基的一种重要抗氧化酶，它保护细胞不受强毒性氧自由基的损伤；而丙二醛(malondialdehyde,MDA)是氧自由基诱发的脂质过氧化反应的重要产物。二者的变化间接地反映了氧自由基介导的心肌细胞损伤程度。

    挥发性麻醉药对氧自由基的影响报道很少。本文应用离体大鼠心脏Langendorff模型结合缺血前后心功能指标的变化，研究氟烷和七氟醚对缺血前、缺血期、复灌末3个不同时间点的心肌SOD酶活性、MDA含量变化的影响。

    材料与方法

    (一)Langendorff心脏模型的复制：SD大鼠88只，雄性，体重(259±32)g(徐州医学院实验动物中心提供)。腹腔注射3%巴比妥钠30 mg/kg，肝素钠500 U/kg。迅速剪开胸腔，取出心脏置于预冷的KH液中，主动脉插管置于灌流装置上，以体积分数为95%O₂和5% CO₂饱和的KH液逆行灌注，温度37℃，灌注压10.2 kPa。左室插管接压力换能器(RS-3200)并与Macintosh(7200/90)微机连接，持续监测左室内压(LVP)。以钳闭主动脉插管的方法造成全心缺血。心脏按实验方法和给药方式分为4大组。(1)非缺血组：自然灌流85 min。(2)对照组，即缺血/再灌注(ischemia/reperfusion,I/R)组(包含4小组)：平衡15 min组；平衡后续灌15 min组；平衡续灌后缺血10 min组及平衡续灌后缺血25 min复灌30 min组。(3) I/R+氟烷组(包含3小组)：平衡15 min后灌注含1.5 MAC氟烷饱和的KH液15 min组；平衡续灌含药液后缺血10 min组及平衡续灌含药液后缺血25 min复灌含药液30 min组。(4)七氟醚组(也包含3小组)：条件同氟烷组。总计为11小组。

    (二)检测指标：分别于平衡15 min时(baseline)、续灌或给药15 min(preischemia)、复灌30 min(reperfusion)记录冠脉流量(CF)、心率(HR)、左室舒张末期压(LVEDP)、左室舒张压(LVDP)、左室压力升高速率(+dp/dt)、左室压力降低速率(-dp/dt)。实验结束时，迅速取心肌左室样品于液氮中，-76℃保存，用黄嘌呤氧化酶法测定SOD活性(测试盒购自南京建成生物工程研究所)；用TBA法测定MDA含量^[2]；用Lowry法测定心肌蛋白的含量。

    (三)统计处理：数据用均数±标准差(±s)表示，采用方差分析和t检验，应用Excel 5.0软件处理。

    结果

    一、对心功能的影响：

    给药15 min后，氟烷和七氟醚均可使LVDP、+dp/dt\,-dp/dt显著降低，但七氟醚较氟烷降低程度较小(P<0.05)。二药均可致LVEDP增加。七氟醚能增加冠脉流量；而氟烷使心率明显减慢。缺血25 min复灌30 min时，二药均能促进LVDP、+dp/dt、-dp/dt的恢复，七氟醚与氟烷相比作用更为明显(P<0.05)。此外，七氟醚还能促进CF的恢复，对心率的恢复无明显促进作用；而氟烷组的心率恢复明显低于对照组(P<0.05)(见表1)。

    表1 不同时间冠脉流量和心功能指标的变化

    Tab 1 Changes in CF and heart function at different time (±s,n=8)

    Nonischemia

    Control

    I/R+Halothane

    I/R+Sevoflurane

    CF

    (mL/min)

    Baseline

    12.8±1.4

    11.2±1.8

    12.1±1.7

    11.8±1.5

    Preeischemia

    12.6±1.4

    11.1±1.7

    11.3±1.5

    15.9±2.7^##**△△

    Reperfusion

    11.3±1.2^#

    6.2±1.2^＃＃

    7.3±1.2^##

    8.5±0.6^##**△

    HR

    (bpm)

    Baseline

    292±30

    295±25

    294±31

    289±14

    Preischemia

    289±20

    296±24

    252±17^##**

    290±27^△△

    Reperfusion

    278±16

    251±18^#

    214±12^##**

    252±21^#△△

    LVEDP

    (kPa)

    Baseline

    0.62±0.28

    0.46±0.20

    0.56±0.29

    0.45±0.19

    Preischemia

    0.62±0.28

    0.46±0.10

    0.87±0.14^##**

    0.83±0.20^##**

    Reperfusion

    0.80±0.30

    8.18±0.25^##

    8.04±1.19^##

    7.16±1.17^##

    LVDP

    (kPa)

    Baseline

    16.4±3.2

    16.0±2.4

    15.5±1.2

    16.3±1.9

    Preischemia

    16.1±2.9

    16.1±3.3

    8.3±1.3^##**

    12.8±0.9^##*△△

    Reperfusion

    14.4±3.5

    4.3±0.9^##

    8.8±2.4^##**

    11.6±1.9^##**△

    +dp/dt

    (kPa^.s^-1)

    Baseline

    561±140

    628±101

    583±130

    618±57

    Preischemia

    547±51

    637±113

    327±104^##**

    469±79^##**△

    Reperfusion

    471±50

    113±44^##

    261±71^##**

    324±45^##**△

    -dp/dt

    (kPa^.s^-1)

    Baseline

    329±29

    392±72

    325±84

    337±25

    Preischemia

    304±33

    398±37

    181±35^##**

    256±48^##**△

    Reperfusion

    275±38

    89±36^##

    142±35^##**

    176±12^##**△

    #P<0.05,##P<0.01，vs baseline; *P<0.05,**P<0.01，vs control group △P<0.05,△△P<0.01，vs I/R+Halothane group；CF＝coronary flow;HR=heart rate;LVEDP=left ventricular end-diastolic pressure;LVDP＝left ventricular diastolic pressure

    二、对自由基的影晌：

    用药后各组SOD活性与基础值差异无显著性。缺血10min时，对照组、七氟醚组SOD活性明显下降(P<0.01)；而氟烷组仍保持较高水平。缺血25min复灌30min，两用药组均明显低于缺血前值，但均较对照组高(P<0.05)；两组间未见显著差异。给药15min时，MDA含量与基础值相比各组未见明显差异。缺血10min时，对照组、七氟醚组明显高于基础值(P<0.05)；而氟烷组差异无显著。缺血25min复灌30min，对照组、氟烷组明显高于缺血10min时，但两用药组显著低于对照组(P<0.01)，七氟醚组显著低于氟烷组(P<0.01)(见图1、图2)。

    Fig 1 Changes in activity of SOD (±s) in myocardium at different time (n=8) PreⅠ: preischemia; Rep:reperfusion; NonⅠ:nonischemia group; I/R:Ischemia and reperfusion

    # P<0.05,## P<0.01, vs preischemia; *P<0.05, ** P<0.01, vs control

    图1 不同时间心肌SOD活性的变化

    Fig 2 Changes in content of MDA(±s) in myocardium at different time (n=8) #P<0.05, ##P<0.01， vs preischemia;*P<0.05,**P<0.01，vs control；△P<0.05,△△P<0.01， vs I/R+Halothane 图2 不同时间心肌MDA含量的变化

    讨论

    挥发性麻醉药具有明显的心肌抑制效应。这种抑制效应表现为负性变力时作用。不同的挥发性麻醉药其心肌抑制程度也不同。我们的研究发现：1.5MAC氟烷明显降低收缩功能指标，减慢心率。而七氟醚对心功能影响相对较小，在1.5MAC的浓度下，尚能维持心率稳定。与此同时，氟烷、七氟醚明显增加LVEDP，表明二者对左室的舒张功能具有不利的影响。

    缺血复灌后，由于细胞内钙超载及大量自由基生成，心肌组织结构损伤，导致心肌功能障碍，表现为静止张力(如LVEDP)增加，发展张力(如LVDP)降低，心肌收缩功能(如+dp/dt)下降。本实验表明：氟烷和七氟醚均能促进缺血心肌的LVDP、+dp/dt\,-dp/dt的恢复，有利于改善功能障碍。这种功能的改善可能是由于减轻了细胞内钙超载所致。目前的研究认为：七氟醚和氟烷均能够抑制电压敏感性钙通道(VSCC)，减少细胞外Ca²⁺进入细胞内^[3～6]。因此，推测二药可能通过减轻细胞内钙超载来发挥抗心肌缺血再灌注损伤作用。

    从实验结果上看，复灌30 min时，两用药组SOD活力虽较缺血前明显下降，均比对照组高，且两用药组MDA含量也低于对照组。这表明氟烷和七氟醚能够对抗缺血再灌注时氧自由基对心肌的损伤。这与其他人对氟烷的临床研究结果相仿^[7]。挥发性麻醉药作用于氧自由基生成的哪个环节目前仍不清楚。本实验结果还表明，七氟醚与氟烷相比更能明显地抑制再灌期MDA的生成。提示七氟醚除了通过促进SOD活性恢复以外可能还通过其它途径减少氧自由基生成或抑制脂质过氧化反应。此种推测尚需进一步研究加以验证。

    *国家卫生部科研基金资助 H9602

    参考文献

    1 Thompson JA, Hess ML. The oxygen free radical system: A fundarmental mechnism in the production of myocardial necrosis. Prog Cardiovas Dis, 1986,28:449.

    2 徐叔云，卞如濂，陈 修，主编.药理实验方法学.第2版.北京：人民卫生出版社，1994.936～938.

    3 Drenger. B, Ginosar Y, Gozai Y, et al. Effects of halothane on sarcolemmal calcium channels during myocardial ischemia and reperfusion. Adv Phmacol, 1991, 75:89097.

    4 Wilde DW，Knight PR, Sheth N. Halothane alters control of intracellular Ca moblilization in single rat ventricular myocytes. Anesthesiology, 1991,75:1075.

    5 Hatakeyama N, Ito Y， Monose Y, et al. Effects of sevoflurane, isoflurane and halothane on mechanical and electrophysiologic properties of canine myocardium. Anesth Analg, 1993, 76:1327.

    6 Hatakeyama N, Momose Y. Effects of sevoflurane on contractile responses and electrophysiologic properties in canine single cardiac myocytes. Anesthesiology, 1995, 82:559.

    7 Louvier N, Lancon JP. Do halogenated anesthetics protect from ischemic and reperfusion myocardial injuries. Ann Fr Anesth Reanim, 1994,13:690.

    1997年10月16日收稿，1998年3月3日修回

    百拇医药网 http://www.100md.com/html/analecta/2003/08/29/71/410.htm