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编号:10271475
细胞色素p450对大鼠心肌缺血/再灌注损伤的影响*
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第6期
     作者:张立克 王 雯 陈瑞芬 王 民 丁鼎武

    单位:

    张立克 王 雯 丁鼎武 首都医科大学病理生理学教研室 (北京100054);陈瑞芬 首都医科大学病理解剖学教研室;王 民 首都医科大学中心实验室

    关键词:细胞色素P450;心肌;局部缺血;再灌注损伤

    中国病理生理杂志990612 摘 要 目的:通过观察细胞色素p450抑制剂对大鼠在体心肌缺血/再灌注损伤的影响,了解细胞色素p450与心肌缺血/再灌注损伤的关系,并初步分析作用机制。方法:观察给予细胞色素p450抑制剂或11, 12-EET后,大鼠在体心肌缺血/再灌注室性心律失常、心肌梗塞范围及超微结构的变化,及TEA与glibenclamide对EETs作用的影响。结果:细胞色素p450抑制剂clotrimazole(0.9 mmol/L)和SKF525A(0.54 mmol/L)减轻、而外源性11, 12-EET加重缺血/再灌注心律失常、心肌梗塞范围及心肌超微结构病变;TEA与glibenclamide可拮抗11,12-EET的作用。结论:细胞色素p450参与了心肌缺血/再灌注损伤;其作用与EETs释放并开通钙敏感性及ATP敏感性钾通道有关。
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    Effects of cytochrome p450 on myocardial ischemia/reperfusion injury in rats

    ZHANG Li-Ke, WANG Wen, CHEN Rui-Fen, WANG Min, DING Ding-Wu

    Department of Pathophysiology, Capital University of Medical Science, Beijing(100054)

    Abstracts AIM: To study the effects of cytochrome p450 on myocardial ischemia/reperfusion injury and the mechanisms. METHODS: Observing the changes of ischemia/reperfusion arrhythmias , myocardial ultrastructure injury and myocardial infarct size after cytochrome p450 inhibitors or 11, 12,-EET(epoxyeicosatrienoic acids) and the influence of TEA (tetrae thylammonium) and glibenclamide on them. RESULTS: The cytochrome p450 inhibitors clotrimazole (0.9 mmol/L) and SKF525a (0.54 mmol/L)decreased but 11,12-EET increased the ischemia/reperfusion arrhythmia, myocardium infarct size and ultrastructure injury; the effect of 11,12-EET could be reduced by TEA and glibenclamide. CONCLUSION:Cytochrome p450 might relate to myocardial ischemia/reperfusion injury and the action of it may be through releasing EET and opening the KATP and KCa .
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    MeSH Cytochrome P-450; EETs; Myocardium; Ischemia; Reperfusion injury

    近年来,细胞色素p450单氧化酶及其花生四烯酸代谢产物环-二十碳三烯酸(epoxyeicosatrienoic acids, EETs)对心血管的影响引起了人们的兴趣。有报道在心肌缺血/再灌注时,心肌中细胞色素p450含量及活性均有所提高[1,2],这对于心肌缺血/再灌注损伤的意义如何尚不清楚;还有人指出,细胞色素p450代谢产物EETs可加重离体心脏再灌注后心功能障碍[3],但EETs对在体心肌缺血/再灌注损伤有何影响,尤其是对心律失常和心肌结构有何影响,尚未见报道。

    本文旨在观察抑制细胞色素p450对大鼠在体心肌缺血/再灌注损伤的影响,并对其作用机制进行初步分析。

    材料与方法
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    实验采用健康雄性Wistar大鼠,戊巴比妥钠(45 mg/kg)腹腔注射麻醉后,人工呼吸下开胸,采用冠状动脉左前降支(left anterior descending ,LAD)结扎和松开的方法复制心肌缺血/再灌注模型。用RM-6200四道生理记录仪(日本元件,国内组装)连接计算机记录II导心电。计算室性早博发生次数(ventricular extrasystole, VE);室性心动过速发生率(ventricular tachycardias rate, VTr)及累计持续时间(ventricular tachycardias time, VTt);室颤发生率(ventricular fibrillation rate, VFr)及累计持续时间(ventricular fibrillation time, VFt);心电不稳持续时间(lasting time, LT);并参照Cutis[4]和Ravingerova[5]等方法制定下述标准对室性心律失常(ventricular arrhythmias,VA)评分。0分:无VA或有<5次的VE; 1分:仅有≥5次VE; 2分:仅有一阵<60 s 的VT; 3分:有一阵≥60 s或多阵累计<60 s的VT; 4分:多阵VT,累计>60 s; 5分:出现VF; 6分:出现持续5 min以上的VF或在观察期间死亡。鉴于大鼠心肌缺血性心律失常分为2期[6],采用缺血10 min和缺血60 min 2种模型观察缺血性心律失常;而再灌心律失常受缺血时间的影响,故主要观察发生率最高的缺血10min再灌注心律失常。
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    实验完毕,结扎LAD,自左心室注入饱和曲利本兰,显示缺血范围;缺血1 h再灌30 min动物取下心脏后,采用TTC染色显示梗塞范围。采用图象分析系统(Q550-IW型,德国产品)计算左心室面积(left ventricular zone, LV),缺血濒危区(risk zone, RZ)及梗塞区面积(infarct zone, IZ)。以缺血范围%(RZ/LZ)和梗塞范围%(IZ/RZ)表示之。缺血10min再灌10 min动物各组1只,电镜取材,制片,观察心肌超微结构变化。实验分为6组,均于冠脉结扎前20 min静脉给予同容积(1 mL/100 g体重)物质。其中对照组(control)给予生理盐水;细胞色素p450单氧化酶抑制SKF525a(SKF)组给予0.54 mmol/L SKF525a、clotrimazole(CLO)组给予0.9 mmol/L clotrimazole;外源性EETs组(EET)给予0.2 μg/100 g 11, 12-EET; EETs加钙敏感性钾通道阻滞剂组(EET-TEA),给予同量的11,12-EET及30 mmol/100 g四乙胺(tetraethylammonium, TEA);而 EETs加ATP敏感性钾通道阻滞剂组(EET-GLI),则给予同量的11,12-EET及0.25 mmol/100 g glibenclamide(GLI)。各组又分为A组(缺血10 min,再灌10 min)和B组(缺血1 h,再灌30 min)。
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    数据以表示。各组间记量资料的比较采用单因素方差分析,差异显著性用Student-Newman-Keuls法进行两两比较。各组间计数资料的比较采用χ2检验。

    结果

    (一)各组间大鼠的心肌缺血范围均无显著差异(P>0.05)。

    (二)各有关物质对缺血性心律失常的影响见表1和表2。各组大鼠缺血期(包括缺血10 min和缺血60 min)心律失常的首发时间结果见图1。对再灌注心律失常的影响见表3。缺血/再灌注后心肌梗塞范围的变化见图2。

    表1 缺血10 min心律失常指标变化

    Tab 1 The arrhythmia in 10 min occlusion of LAD(n=10,) Group
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    VTr

    VTt (s)

    VFr

    VFt (s)

    LT (min)

    VA score

    Control

    90%

    39.5±39.0

    10%

    0.1±0.3

    2.40±1.12
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    3.0±1.2

    EET

    90%

    29.6±27.0

    50%

    48.0±66.6*

    7.6±2.5**

    3.7±1.5

    EET-TEA

    30%#

    8.9±15.8

    0#
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    0#

    2.1±2.2##

    1.4±1.2#

    EET-GLI

    70%

    11.5±18.3

    0#

    0#

    1.1±1.2##

    1.9±1.2#

    SKF
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    50%

    7.6±18.6*

    0

    0

    1.3±0.9*

    1.7±1.2*

    CLO

    20%**

    0.7±1.5*

    0

    0

    1.2±0.9*
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    1.0±0.6**

    *P<0.05, ** P<0.01,vs control group; #P<0.05, ## P<0.01, vs EET group

    表2 缺血60 min心律失常指标变化

    Tab 2 The arrhythmia in 60 min occlusion of LAD (n =10,) Group

    VTr

    VTt (s)

    VFr

    VFt (s)
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    LT (min)

    VA score

    Control

    100%

    36.6±28.1

    10%

    0.5±1.5

    11.8±6.3

    3.1±0.6

    EET

    100%

    91.1±74.7*
, 百拇医药
    40%

    79.5±143.0

    24.3±11.0**

    4.3±0.6**

    EET-TEA

    100%

    15.8±11.0#

    10%

    1.2±3.7

    18.0±6.9

    3.0±0.6##
, 百拇医药
    EET-GLI

    80%

    19.7±22.7#

    0#

    0

    15.0±7.2#

    2.7±0.9##

    SKF

    60%*

    31.6±37.9

    0
, 百拇医药
    0

    12.3±8.8

    2.2±1.2

    CLO

    80%

    13.5±17.6*

    0

    0

    7.7±5

    2.2±0.9*

    *P<0.05, ** P<0.01, vs control group;# P<0.05, ## P<0.01, vs EET group
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    表3 再灌10 min心律失常指标变化

    Tab 3 The arrhythmia in 10 min reperfusion of LAD (n =10,) Group

    VTr

    VTt (s)

    VFr

    VFt (s)

    IVF

    LT (min)

    VA score

    Control
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    100%

    152.0±176.0

    80%

    51.1±103.0

    40%

    4.90±3.16

    5.2±0.6

    EET

    90%

    137.3±101.0

    100%

    203.4±185.0*
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    60%

    9.8±0.6**

    5.6±0.6

    EET-TEA

    100%

    69.7±51.1

    30%##

    6.8±17.38##

    0##

    6.8±2.5##

    3.9±0.9##
, 百拇医药
    EET-GLI

    100%

    88.6±65.4

    60%#

    14.6±31.1#

    0##

    7.1±2.2##

    4.5±0.6##

    SKF

    70%

    29.7±33.8
, 百拇医药
    0**

    0

    0*

    3.1± 2.5

    2.4±1.2**

    CLO

    90%

    39.2±29.0

    0**

    0

    0*

    3.3±2.8
, 百拇医药
    2.7±0.9**

    *P<0.05,** P<0.01, vs control group;# P<0.05,## P<0.01, vs EET group

    Fig 1 The comparison about the beginning time of arrhythmia

    (, n=10, **P<0.01, vs control group,##P<0.01, vs EET group)

    图1 心律失常首发时间的比较
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    Fig 2 The comparison about myocardium infarct size

    (,n=10,*P<0.05, vs control group; ##P<0.01, vs EET group)

    图2 心律梗塞范围的比较

    在透射电镜下看到,对照组心肌肌原纤维排列紊乱,有断裂,明带增宽;线粒体明显肿胀,空泡变性较明显;出现心肌细胞核染色质边集。EET组心肌超微结构的损伤较对照组严重。线粒体明显肿胀,部分嵴消失,线粒体膜破裂,大量空泡形成;心肌细胞核染色质边集明显;核及线粒体周围出现积液性间隙。SKF组、CLO组、EET-TEA及EET-GLI组心肌超微结构的变化较轻。肌原纤维排列较整齐,无断裂;线粒体肿胀较轻,未见明显空泡变性;细胞核染色质边集不明显。
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    讨论

    影响心肌缺血/再灌注损伤的因素很多。文献报道[4,5],心肌缺血范围的大小与缺血/再灌注室性心律失常的严重程度密切相关。本实验中分别测定了每组大鼠的心肌缺血范围,各组间均无显著差异,这就排除了缺血范围对室性心律失常的影响。

    本实验结果可以看到,给予细胞色素p450抑制剂后,缺血/再灌注各时程的心律失常与对照组相比,均有不同程度的减轻;全部缺血期的VA首发时间明显延长。指出细胞色素p450抑制剂可减轻缺血/再灌注心律失常。给予细胞色素p450抑制剂后,心肌梗塞范围明显缩小,心肌超微结构的病变程度也较对照组有所减轻,表明细胞色素p450抑制剂可减少缺血/再灌注后坏死心肌数目,降低心肌细胞损伤程度。上述结果证实细胞色素p450抑制剂具有保护心肌的作用,提示内源性细胞色素p450或其代谢产物可能参与了心肌缺血/再灌注损伤。

    EETs是花生四烯酸细胞色素p450单氧化酶特异性代谢产物[1]。许多学者证实,EETs可舒张包括冠状动脉在内的众多血管床。其作用机制与其开放血管平滑肌细胞钾通道,使平滑肌细胞超极化有关。故EETs被认为是一类内皮衍生性超极化因子(endothelium derived hyperpolarizing factor, EDHF)[7~9]。Rosolowsky等[2]发现, 冠脉狭窄时花生四烯酸细胞色素p450单氧化酶途径的产物EETs的含量明显增加。Bend等[1]提出, 再灌注时细胞色素p450对花生四烯酸代谢的能力明显增强, 可能有大量的单氧化酶产物如EETs生成。鉴于EETs可加重离体心脏再灌注后心功能障碍[3],细胞色素p450是否通过释放EETs而影响心肌缺血/再灌注后心律失常和心肌结构损伤,值得探讨。
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    本实验给予11, 12-EET后,缺血及再灌注各时程的心律失常均较对照组严重,心肌梗塞范围提高了7.30%(P<0.05),心肌超微结构病变也较重,表明外源性11, 12-EET加重缺血/再灌注心律失常及心肌结构损伤程度。这也提示内源性EETs可能参与了细胞色素450所致的心肌缺血/再灌注损伤。

    目前对于EETs在心肌缺血/再灌注中的作用机制尚不清楚。但有不少资料表明EETs作为内皮衍生性超极化因子,通过激活细胞膜K+通道而发挥作用[7~9]。但究竟是何种K+通道尚有争议。为探讨11, 12-EET加重心肌缺血/再灌注损伤的作用机制中是否有K+通道参与,我们分别观察了11, 12-EET加用钙敏感性钾通道(Ca2+-sensitive potassium channel,KCa)阻滞剂TEA和ATP敏感性钾通道(ATP-sensitive potassium channel ,KATP)阻滞剂glibenclamide后上述各项指标的变化。结果发现,与EET组相比,EET-TEA组大鼠缺血/再灌注各时程的心律失常均有所减轻;心肌梗塞范围明显缩小;心肌超微结构的病变减轻。表明KCa阻滞剂TEA可减轻11, 12-EET对心肌缺血/再灌注的损伤作用,提示11, 12-EET的作用与其激活KCa有关。EET-GLI组的各项指标与EET组相比也均有所减轻。这也提示11, 12-EET加重心肌缺血/再灌注损伤的作用也与其激活KATP有关。
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    11, 12-EET激活K+通道后为何会加重心肌缺血/再灌注损伤?11, 12-EET具体作用在何部位?KCa和KATP开放后通过何种细胞内信号传递系统而起作用?这些问题均值得进一步探讨。

    * 北京市自然科学基金资助

    参考文献

    1 Bend JR, Karmazyn M. Role of eicosanoids in the ischemic and reperfused myocardium. EXS, 1996, 76:243.

    2 Rosolowsky M, Falck JR, Willerson JT, et al. Synthesis of lipoxygenase and epoxygenase products of arachidonic acid by normal and stenosed canine coronary arteries. Circ Res, 1990,66:608.
, 百拇医药
    3 Moffat MP, Ward CA, Bend JR,et al. Effects of epoxyeicosatrienoic acids on isolated hearts and ventricular myocytes. Am J Physiol, 1993, 264:H1154.

    4 Curtis MJ, MacLeod BA, Walker MJA. Model for the study of arrhythmias in myocardial ischemia and infarction: the use of the rat. J Mol Cell Cardiol, 1987,19:399.

    5 Ravinggerova T , Tribulova N,Slezak J, et al . Brief intermediate and prolonged ischemia in the isolated crystalloid perfused rat heart: relationship between susceptibility to arrhythmias and degree of ultrastructural injury. J Mol Cell Cardiol, 1995,27:1937.
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    6 Harris AS. Excitatory factors in ventricular tachycardia resulting from myocardial ischemia. Science, 1954, 119:200.

    7 Campbell WB, Gebremedhin D, Pratt PF, et al. Identification of epoxyeicosatrienoic acids as endothelium- derived hyperpolarizing factors. Circ Res, 1996,78(3):415.

    8 Hu S, Kim H. Activation of K+ channel in vascular smooth muscles by cytochrome p450 metabolites of arachidonic acid . Eur J Pharmacol, 1993,230:215.

    9 Hecker M, Bara AT, Bauersachs J, et al. Characterization of endothelium-derived hyperpolarizing factor as a cytochrome p450-derived arachidonic acid metabolite in mammals. J Physiol, 1994,481(2):407.

    (1998年9月7日收稿,1998年12月30日修回), 百拇医药