慢性间歇性低压低氧对发育大鼠缺血/再灌注心脏的保护作用及其细胞分子机制

目的:大量研究表明,慢性间歇性低压低氧(CIHH)对成年大鼠具有明显的心脏保护作用,显著提高心肌抗缺血/缺氧能力,减轻缺血/再灌注后心脏舒缩功能的降低,减少缺血/再灌注心律失常的发生。幼年动物心脏与成年动物心脏在形态、功能等多方面存在差异,而有关CIHH对发育心脏作用的研究甚少。本研究旨在探讨慢性间歇性低压低氧对发育大鼠心脏的保护作用,以及ATP敏感钾通道和线粒体通透性转换孔在心脏保护中的作用。 方法:84只雄性Sprague-Dawlay (SD)新生大鼠随机分为三组:对照组(CON)、CIHH处理28天组(CIHH28)和CIHH处理42天组(CIHH42)。CON又分为CON28和CON42,分别与CIHH28和CIHH42动物体重相匹配。间歇性低氧处理组动物于低压氧舱分别接受28天、42天模拟3000米海拔高度(PB=525mmHg, PO2=108.8mmHg)的低压低氧处理,每天5小时。对照组动物除了不接受低氧处理外,其它处理均与间歇性低氧组动物相同。每周固定时间测定动物体重及观察一般活动状态。 动物麻醉、开胸,分别从左右心室取动、静脉血进行血气分析。离体心脏利用Langendorff灌流给予缺血(30min)/再灌注(60min)处理,观察心脏功能的变化。实验结束后称取心脏重量,迅速剪下左心室测定过氧化物歧化酶(SOD)和总抗氧化能力(TAC)。利用透射电镜观察心肌超微结构的变化。在缺血与再灌注不同时间,对CIHH动物应用KATP通道阻断剂格列本脲(GLY)、线粒体ATP敏感性K通道阻断剂5-羟基葵酸(5-HD)和特异性线粒体转换孔开放剂苍术苷(ATRA),对CON动物应用线粒体ATP敏感性K通道开放剂二氮嗪(DIAZ)和特异性线粒体转换孔阻断剂环孢素A(CSA),观察动物心脏功能的变化。 结果:基础状态下,CIHH大鼠冠脉流量较对照大鼠明显增多,其余心功能参数与对照大鼠无差异。缺血/再灌注导致动物心功能受损、心肌超微结构损伤,但两组动物具有明显差异。CIHH大鼠缺血/再灌注后心脏功能的恢复明显好于对照动物,表现为左心室发展压(LVDP)和左心室最大压力变化速率(±LVdp/dtmax)恢复增加(P<0.05),左心室舒张末压(LVEDP)恢复降低(P<0.05)。CIHH大鼠心肌抗氧化能力明显增强,缺血/再灌注后心肌超微结构损伤明显减轻。CIHH42大鼠抗心脏缺血/再灌注损伤作用强于CIHH28大鼠。 GLY、5-HD和ATRA,可明显抑制CIHH大鼠心脏缺血后左心室功能的恢复,表现再灌注中LVDP和±LVdp/dtmax明显降低,而LVEDP明显升高。相反, DIAZ和CSA可使CON大鼠产生心脏保护效应,表现为再灌注中LVDP和±LVdp/dtmax明显升高,而LVEDP明显降低。 结论:慢性间歇性低压低氧可增强发育大鼠抗心肌缺血/再灌注损伤的能力,具有明显的心脏保护作用。其保护作用与心肌抗氧化能力增强、冠脉流量增加有关,可能通过开放细胞膜,尤其线粒体膜ATP敏感钾通道、抑制线粒体通透性转换孔开放所实现。