肾缺血预处理增强心脏的电稳定性
作者：冯志强 冉 兵 张春来 盘强文 李莉华 林海英 李先华
单位：泸州医学院生理教研室(泸州 646000)
关键词：局部缺血；肾；心脏；再灌注
中国病理生理杂志990519
摘 要 目的：研究肾缺血预处理(IPC)对心脏电稳定性的影响和机理。方法：24只大耳白兔随机分为对照组、肾缺血再灌流(I/R)组和肾IPC+I/R组。观察肾再灌流24 h时及用垂体后叶素(Pt)和肾上腺素(Adr)后的心电图动态变化以及血中一氧化氮(NO)和心肌中丙二醛(MDA)的浓度改变。结果：用Pt和Adr后，肾I/R组缺血性ST段抬高和心律失常发生率同肾IPC+I/R组差异显著；肾IPC+I/R组NO代谢物升高和MDA降低同I/R组差异显著(P<0.05)；除MDA外，上述指标在肾IPC+I/R组 与对照组间差异无显著。结论：肾IPC通过减轻心肌缺血性改变使心脏电稳定性增强；NO可能通过增加氧自由基的清除和扩血管效应而参与此作用。
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The increase in electrocardiac stability by kidney ischemic preconditioning
FENG Zhi-Chiang, RAN Bin, ZHANG Chun-Lai, PAN Chiang-Wen,LI Li-Hua, LIn Hai-Ying, LI Xian-Hua
Department of Physiology, Luzhou Medical College, Luzhou(646000)
Abstract AIM: The effect of kidney ischemic preconditioning on electrocardiac stability and it's mechanism were studied in the article. METHODS：24 adult Japanese white rabbits were randomly divided into three groups: control group (n=6), left renal artery (LRA) received no clamping; ischemic reperfusion (I/R) group (n=9),LRA received clamping for 1 hour followed by 24 hours of reperfusion; ischemic preconditioning (IPC) and I/R group (n=9), LRA received clamping for 5 minutes followed by 10 minutes of reperfusion, which was done repeatedly 3 times, then, do the same process again as in I/R group. The dynamic changes of electrocardiogram were observed at 24th hour of reperfusion and after intravenous pituitrin (Pt) 2U.kg-1 for 10 minutes and adrenalin (Adr) 0.03 mg.kg-1 for 15 minutes. Concentration of nitric oxide (NO) in blood and molonyldehyde (MDA) content in cardiac tissue were chected in three groups. RESULTS：There was a considerable difference in the ischemic ST segment elevation and also in arrhythmogenic rate between I/R group (0.270±0.160 mV, 88.89%) and IPC+I/R group (0.090±0.300 mV, 22.22%) after Pt and Adr administration. In addition, there was a significant difference (P<0.05) increase in NO and decline in MDA in IPC+I/R group (176.750±69.057, 12.540±3.100) of with I/R group (86.875±32.874, 20.730±0.700). However, there was no marked difference in the above parameters except MDA between IPC+I/R group and control group. CONCLUSIONS：The increase in electrocardiac stability through modifying cardiac ischemia by kidney IPC, in which NO could play an important role through increasing in scavenging of the oxygen free radical and also through vasodilation itself.
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MeSH Ischemic; Kidney; Heart; Reperfusion
Marber等[1]和陈魁等[2]的实验表明，缺血预处理(ischemic preconditioning, IPC)对缺血再灌流(ischemic reperfusion, I/R)心肌的保护作用呈两个不连续的时相：早发的保护作用在2～3 h后消失，迟发的保护作用在24 h左右又可重现。进一步发现，IPC对肾和肝等器官亦具有早发和迟发的保护作用[3～5]。IPC的保护作用同其刺激体内热应激蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、丝裂素活化蛋白激酶、降钙素基因相关肽和腺苷等物质生成、释放增多有关[1～5]。这些内源性物质随血液循环至各组织器官，在体内是否形成一个保护系统?该系统在参与IPC减轻I/R器官损伤的同时，对其它器官是否亦具有保护作用?本文初步观察了肾IPC对心脏电稳定性的影响并探讨其机制。
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材料与方法
(一)实验动物和分组：健康日本大耳白兔24只(本院标准动物饲养科提供)，雌雄不拘(2.0±0.3) kg，随机分为对照组(n=6)、肾I/R组(n=9)和肾IPC+I/R组(n=9)。实验前禁食14 h，自由饮水。
(二)实验处理和观察指标：在相对无菌条件下进行实验。用1%戊巴比妥钠30 mg.kg-1(iv)麻醉，腹正中切开5～7 cm。去右肾，游离左肾动脉。IPC+I/R组：用无创动脉夹夹闭左肾动脉5 min，去夹灌流10 min，反复3次后，再夹闭1 h，去夹行腹部缝合。10%葡萄糖10 mL.kg-1iv后，置笼内饲养。I/R组：手法模拟4次肾IPC过程后，夹闭左肾动脉1 h，余同IPC+I/R组。对照组：手法模拟4次IPC和1次I/R过程，余同IPC+I/R组。
左肾再灌流24 h时，用1%戊巴比妥钠25 mg.kg-1麻醉，记录Ⅱ导联心电图(ECG)。ECG正常者，再用垂体后叶素(pituitrin, Pt)2 U.kg-1iv,在注Pt后10 min,给肾上腺素(adrenalin, Adr)0.03 mg.kg-1iv(Pt和Adr均临时配制)，连续观察ST段的变化和心律失常的发生率、类型及持续时间(实验研究信息处理系统，第三军医大学)。在Adr后15 min，取腔静脉血按试剂盒(南京建成生物医学工程研究所)说明书检测一氧化氮(nitric oxide,NO)在体内的代谢转化物
的浓度和，以反映血中NO水平。取左心室肌0.5 g，加入4 ℃ 0.9% NaCl 2 mL,在4 ℃条件下匀浆并离心，取上清液，用硫代巴比妥酸法测定过氧化脂质降解产物丙二醛(malonyldehyde, MDA)的含量(紫外分光光度计，日本岛津)。
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(三)数据统计处理：NO和MDA的数据以均数±标准差(
)表示，均数差异显著性用t检验测试。心律失常发生率用四格表精确检验法进行比较。
结果
(一)心电图的变化：用Pt处理后，可见ST段抬高和室上性心律失常。ST段抬高：I/R组(0.270±0.160)mV(n=8)，IPC+I/R组(0.090±0.030)mV (n=7)，对照组(0.080±0.020)mV(n=4)，I/R组分别同IPC+I/R组和对照组差异有显著(P<0.05)。用Adr后，一致出现心率增快，部分动物发生心律失常。I/R组心律失常发生率最高(88.89%)，IPC+I/R组最低(22.22%)，I/R组分别同IPC+I/R组和对照组(33.33%)差异有显著(表1)。心律失常的类型和该类型的发生数及持续时间，I/R组亦多于IPC+I/R组和对照组。I/R组：偶发结性早搏2例；结自身心律4例，时间3～4 min，偶发和频发室性早搏及阵发性室律过速各2例；室自身心律3例，时间1～2 min。IPC+I/R组：结性和室性早搏各1例。对照组：结自身心律2例，时间少于1 min；阵发性室律过速1例。
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表1 三组心律失常的发生率
Tab 1 Arrhythmogenic rate in three groups Group
n
Generation
No generation
Generative rate (%)
I/R
9
8
1
88.89*
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IPC+I/R
9
2
7
22.22
Control
6
2
4
33.33
*P<0.05， vs IPC+I/R group or control
(二)血中NO代谢物水平和心肌组织中MDA含量的变化：IPC+I/R组NO代谢物浓度最高，同I/R组差异显著；I/R组DMA含量最高，对照组最低，三组间差异均有显著(表2)。
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表2 三组NO代谢物水平和MDA含量的变化
Tab 2 Changes in NO and MDA level in three groups () Group
n
NO-2/NO-3(μmol)
MDA(nmol)
I/R
9
86.875±32.874*
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20.730±0.700*
IPC+I/R
9
176.750±69.057
12.540±3.100△
Control
6
135.833±24.664
8.990±3.030
*P<0.05, vs control group or IPC+I/R group; △P<0.05, vs control group
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讨论
Pt和Adr是常用的实验性致心肌缺血和诱发心律失常的药物。在心肌缺血的情况 下，Adr可进一步增加心脏活动的离散程度，易于发生心律失常。本文在肾缺血后再灌流24 h时，用Pt和Adr后，I/R组心肌缺血性改变的程度和心律失常发生率显著重于和高于IPC+I/R组，在IPC+I/R组和对照组间差异无显著性，提示IPC+I/R组动物心脏耐缺血的能力和电稳定性增强。
NO由血管内皮生成，肾血管系统有很强的产生NO的能力，除自身强烈的舒血管作用外，还具有对抗缩血管物质如去甲肾上腺素和血管紧张素Ⅱ等对血管平滑肌的直接收缩作用；扩张入球小动脉，参与肾血流动力学和肾小球滤过率的调节；抑制血小板的粘着和聚集，减少在I/R期间微血栓的形成；增加氧自由基的清除，抑制白细胞在I/R组织内的粘附，减轻I/R对心、肾等器官的损伤[6，7]。
在I/R肾损伤的动物体内，损伤和抗损伤机制同时启动。NO和MDA作为一对矛盾相互抗衡。在I/R组，由于MDA使NO灭活的作用占优势，NO浓度降低，对抗缩血管物质的作用减弱，故用Pt和Adr后，易于发生心肌缺血和心律失常。IPC+I/R组NO清除MDA的作用占优势，MDA致心肌损伤的作用减弱；NO通过上述作用机制，在减轻I/R肾损伤的同时，可能对心脏产生一种“保护背景”的作用。在此背景下，缩血管物质对冠脉平滑肌的直接收缩效应减弱，故用Pt和Adr后，心肌缺血性改变的程度减轻，电稳定性增强，不易发生心律失常。
, 百拇医药
参考文献
1 Marber MS, Latchman DS, Waker JM, et al. Cardiac stress protein elevation 24 hours after brief ischemia or heat stress is associated with resistance to myocardial infarction. Circulation, 1993, 88:1264.
2 陈 魁，张钧华，叶 赤，等.兔心缺血预处理的迟发保护机制.北京医科大学学报，1996，28：425.
3 冯志强，李永秋，李莉华，等.缺血预处理抗急性缺血再灌流性肾损伤作用的研究.泸州医学院学报，1995，18：83.
4 刘秀华，庞永政，陈 魁，等.预处理对大鼠肝脏缺血再灌流损伤的影响.北京医科大学学报，1996，28：208.
, 百拇医药
5 冯志强，赵春玲，李莉华，等.降钙素基因相关肽参与缺血预处理减轻缺血再灌流肾损伤的作用研究.中国应用生理学杂志，1997，13(增刊)：64.
6 Dagher F, Pollina RM, Rogers DM, et al. The value and limitations of L-arginine infusion on glomerular and tubular function in the ischemic/reperfused. Kidney J Vasc Surg, 1995, 21:453.
7 Kupatt C, Zahler S, Seligmann C, et al. Nitric oxide mitigates leukocyte adhesion and vascular leak after myocardial ischemia. J Mol Cell Cardiol, 1996,28:643.
(1997年8月28日收稿，1998年3月3日修回), 百拇医药
单位：泸州医学院生理教研室(泸州 646000)
关键词：局部缺血；肾；心脏；再灌注
中国病理生理杂志990519
摘 要 目的：研究肾缺血预处理(IPC)对心脏电稳定性的影响和机理。方法：24只大耳白兔随机分为对照组、肾缺血再灌流(I/R)组和肾IPC+I/R组。观察肾再灌流24 h时及用垂体后叶素(Pt)和肾上腺素(Adr)后的心电图动态变化以及血中一氧化氮(NO)和心肌中丙二醛(MDA)的浓度改变。结果：用Pt和Adr后，肾I/R组缺血性ST段抬高和心律失常发生率同肾IPC+I/R组差异显著；肾IPC+I/R组NO代谢物升高和MDA降低同I/R组差异显著(P<0.05)；除MDA外，上述指标在肾IPC+I/R组 与对照组间差异无显著。结论：肾IPC通过减轻心肌缺血性改变使心脏电稳定性增强；NO可能通过增加氧自由基的清除和扩血管效应而参与此作用。
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The increase in electrocardiac stability by kidney ischemic preconditioning
FENG Zhi-Chiang, RAN Bin, ZHANG Chun-Lai, PAN Chiang-Wen,LI Li-Hua, LIn Hai-Ying, LI Xian-Hua
Department of Physiology, Luzhou Medical College, Luzhou(646000)
Abstract AIM: The effect of kidney ischemic preconditioning on electrocardiac stability and it's mechanism were studied in the article. METHODS：24 adult Japanese white rabbits were randomly divided into three groups: control group (n=6), left renal artery (LRA) received no clamping; ischemic reperfusion (I/R) group (n=9),LRA received clamping for 1 hour followed by 24 hours of reperfusion; ischemic preconditioning (IPC) and I/R group (n=9), LRA received clamping for 5 minutes followed by 10 minutes of reperfusion, which was done repeatedly 3 times, then, do the same process again as in I/R group. The dynamic changes of electrocardiogram were observed at 24th hour of reperfusion and after intravenous pituitrin (Pt) 2U.kg-1 for 10 minutes and adrenalin (Adr) 0.03 mg.kg-1 for 15 minutes. Concentration of nitric oxide (NO) in blood and molonyldehyde (MDA) content in cardiac tissue were chected in three groups. RESULTS：There was a considerable difference in the ischemic ST segment elevation and also in arrhythmogenic rate between I/R group (0.270±0.160 mV, 88.89%) and IPC+I/R group (0.090±0.300 mV, 22.22%) after Pt and Adr administration. In addition, there was a significant difference (P<0.05) increase in NO and decline in MDA in IPC+I/R group (176.750±69.057, 12.540±3.100) of with I/R group (86.875±32.874, 20.730±0.700). However, there was no marked difference in the above parameters except MDA between IPC+I/R group and control group. CONCLUSIONS：The increase in electrocardiac stability through modifying cardiac ischemia by kidney IPC, in which NO could play an important role through increasing in scavenging of the oxygen free radical and also through vasodilation itself.
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MeSH Ischemic; Kidney; Heart; Reperfusion
Marber等[1]和陈魁等[2]的实验表明，缺血预处理(ischemic preconditioning, IPC)对缺血再灌流(ischemic reperfusion, I/R)心肌的保护作用呈两个不连续的时相：早发的保护作用在2～3 h后消失，迟发的保护作用在24 h左右又可重现。进一步发现，IPC对肾和肝等器官亦具有早发和迟发的保护作用[3～5]。IPC的保护作用同其刺激体内热应激蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、丝裂素活化蛋白激酶、降钙素基因相关肽和腺苷等物质生成、释放增多有关[1～5]。这些内源性物质随血液循环至各组织器官，在体内是否形成一个保护系统?该系统在参与IPC减轻I/R器官损伤的同时，对其它器官是否亦具有保护作用?本文初步观察了肾IPC对心脏电稳定性的影响并探讨其机制。
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材料与方法
(一)实验动物和分组：健康日本大耳白兔24只(本院标准动物饲养科提供)，雌雄不拘(2.0±0.3) kg，随机分为对照组(n=6)、肾I/R组(n=9)和肾IPC+I/R组(n=9)。实验前禁食14 h，自由饮水。
(二)实验处理和观察指标：在相对无菌条件下进行实验。用1%戊巴比妥钠30 mg.kg-1(iv)麻醉，腹正中切开5～7 cm。去右肾，游离左肾动脉。IPC+I/R组：用无创动脉夹夹闭左肾动脉5 min，去夹灌流10 min，反复3次后，再夹闭1 h，去夹行腹部缝合。10%葡萄糖10 mL.kg-1iv后，置笼内饲养。I/R组：手法模拟4次肾IPC过程后，夹闭左肾动脉1 h，余同IPC+I/R组。对照组：手法模拟4次IPC和1次I/R过程，余同IPC+I/R组。
左肾再灌流24 h时，用1%戊巴比妥钠25 mg.kg-1麻醉，记录Ⅱ导联心电图(ECG)。ECG正常者，再用垂体后叶素(pituitrin, Pt)2 U.kg-1iv,在注Pt后10 min,给肾上腺素(adrenalin, Adr)0.03 mg.kg-1iv(Pt和Adr均临时配制)，连续观察ST段的变化和心律失常的发生率、类型及持续时间(实验研究信息处理系统，第三军医大学)。在Adr后15 min，取腔静脉血按试剂盒(南京建成生物医学工程研究所)说明书检测一氧化氮(nitric oxide,NO)在体内的代谢转化物
的浓度和，以反映血中NO水平。取左心室肌0.5 g，加入4 ℃ 0.9% NaCl 2 mL,在4 ℃条件下匀浆并离心，取上清液，用硫代巴比妥酸法测定过氧化脂质降解产物丙二醛(malonyldehyde, MDA)的含量(紫外分光光度计，日本岛津)。, 百拇医药
(三)数据统计处理：NO和MDA的数据以均数±标准差(
)表示，均数差异显著性用t检验测试。心律失常发生率用四格表精确检验法进行比较。结果
(一)心电图的变化：用Pt处理后，可见ST段抬高和室上性心律失常。ST段抬高：I/R组(0.270±0.160)mV(n=8)，IPC+I/R组(0.090±0.030)mV (n=7)，对照组(0.080±0.020)mV(n=4)，I/R组分别同IPC+I/R组和对照组差异有显著(P<0.05)。用Adr后，一致出现心率增快，部分动物发生心律失常。I/R组心律失常发生率最高(88.89%)，IPC+I/R组最低(22.22%)，I/R组分别同IPC+I/R组和对照组(33.33%)差异有显著(表1)。心律失常的类型和该类型的发生数及持续时间，I/R组亦多于IPC+I/R组和对照组。I/R组：偶发结性早搏2例；结自身心律4例，时间3～4 min，偶发和频发室性早搏及阵发性室律过速各2例；室自身心律3例，时间1～2 min。IPC+I/R组：结性和室性早搏各1例。对照组：结自身心律2例，时间少于1 min；阵发性室律过速1例。
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表1 三组心律失常的发生率
Tab 1 Arrhythmogenic rate in three groups Group
n
Generation
No generation
Generative rate (%)
I/R
9
8
1
88.89*
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IPC+I/R
9
2
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22.22
Control
6
2
4
33.33
*P<0.05， vs IPC+I/R group or control
(二)血中NO代谢物水平和心肌组织中MDA含量的变化：IPC+I/R组NO代谢物浓度最高，同I/R组差异显著；I/R组DMA含量最高，对照组最低，三组间差异均有显著(表2)。
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表2 三组NO代谢物水平和MDA含量的变化
Tab 2 Changes in NO and MDA level in three groups (
) Groupn
NO-2/NO-3(μmol)
MDA(nmol)
I/R
9
86.875±32.874*
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20.730±0.700*
IPC+I/R
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176.750±69.057
12.540±3.100△
Control
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135.833±24.664
8.990±3.030
*P<0.05, vs control group or IPC+I/R group; △P<0.05, vs control group
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讨论
Pt和Adr是常用的实验性致心肌缺血和诱发心律失常的药物。在心肌缺血的情况 下，Adr可进一步增加心脏活动的离散程度，易于发生心律失常。本文在肾缺血后再灌流24 h时，用Pt和Adr后，I/R组心肌缺血性改变的程度和心律失常发生率显著重于和高于IPC+I/R组，在IPC+I/R组和对照组间差异无显著性，提示IPC+I/R组动物心脏耐缺血的能力和电稳定性增强。
NO由血管内皮生成，肾血管系统有很强的产生NO的能力，除自身强烈的舒血管作用外，还具有对抗缩血管物质如去甲肾上腺素和血管紧张素Ⅱ等对血管平滑肌的直接收缩作用；扩张入球小动脉，参与肾血流动力学和肾小球滤过率的调节；抑制血小板的粘着和聚集，减少在I/R期间微血栓的形成；增加氧自由基的清除，抑制白细胞在I/R组织内的粘附，减轻I/R对心、肾等器官的损伤[6，7]。
在I/R肾损伤的动物体内，损伤和抗损伤机制同时启动。NO和MDA作为一对矛盾相互抗衡。在I/R组，由于MDA使NO灭活的作用占优势，NO浓度降低，对抗缩血管物质的作用减弱，故用Pt和Adr后，易于发生心肌缺血和心律失常。IPC+I/R组NO清除MDA的作用占优势，MDA致心肌损伤的作用减弱；NO通过上述作用机制，在减轻I/R肾损伤的同时，可能对心脏产生一种“保护背景”的作用。在此背景下，缩血管物质对冠脉平滑肌的直接收缩效应减弱，故用Pt和Adr后，心肌缺血性改变的程度减轻，电稳定性增强，不易发生心律失常。
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参考文献
1 Marber MS, Latchman DS, Waker JM, et al. Cardiac stress protein elevation 24 hours after brief ischemia or heat stress is associated with resistance to myocardial infarction. Circulation, 1993, 88:1264.
2 陈 魁，张钧华，叶 赤，等.兔心缺血预处理的迟发保护机制.北京医科大学学报，1996，28：425.
3 冯志强，李永秋，李莉华，等.缺血预处理抗急性缺血再灌流性肾损伤作用的研究.泸州医学院学报，1995，18：83.
4 刘秀华，庞永政，陈 魁，等.预处理对大鼠肝脏缺血再灌流损伤的影响.北京医科大学学报，1996，28：208.
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5 冯志强，赵春玲，李莉华，等.降钙素基因相关肽参与缺血预处理减轻缺血再灌流肾损伤的作用研究.中国应用生理学杂志，1997，13(增刊)：64.
6 Dagher F, Pollina RM, Rogers DM, et al. The value and limitations of L-arginine infusion on glomerular and tubular function in the ischemic/reperfused. Kidney J Vasc Surg, 1995, 21:453.
7 Kupatt C, Zahler S, Seligmann C, et al. Nitric oxide mitigates leukocyte adhesion and vascular leak after myocardial ischemia. J Mol Cell Cardiol, 1996,28:643.
(1997年8月28日收稿，1998年3月3日修回), 百拇医药