酒石酸布托啡諾后處理對離體大鼠心肌缺血再灌注損傷的影響

[摘要] 目的 探討酒石酸布托啡諾后處理對大鼠離體心肌缺血再灌注損傷的影響。方法 應用Langendorff離體灌流裝置，采用完全停灌復灌的方法制作離體大鼠心肌缺血再灌注模型。健康雄性SD大鼠32只，體重220～250g，隨機分為4組：對照組（Sham組，n=8）、缺血再灌注組（I/R組，n=8）、缺血預處理組（pre組，n=8）和酒石酸布托啡諾后處理組（butor組，n=8）。制備大鼠離體心臟缺血再灌注損傷模型，于再灌注結束后，收集冠脈流出液測定肌酸激酶（CK）和乳酸脫氫酶（LDH）的活性，測定心肌組織丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性。結果 與Sham組比較，其他各組冠脈流出液CK和LDH活性及心肌組織MDA含量升高，心肌組織SOD活性降低（P＜0.01）；與I/R組比較，pre組及butor組冠脈流出液CK和LDH活性及心肌組織MDA含量降低，心肌組織SOD活性升高（P＜0.01），而pre組與butor組比較，CK和LDH活性及心肌組織MDA含量和SOD活性差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。結論 酒石酸布托啡諾后處理對離體心臟缺血再灌注損傷具有保護作用。

[關鍵詞] 酒石酸布托啡諾；后處理；心肌缺血再灌注損傷

[中圖分類號] R541 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2011）20-18-03

The Effects of Butorphanol of Postconditioning on Myocardial Ischemia Reperfusion Injury in Isolated Rat Hearts

YAN Xuetao1，2ZHENG Wenzhong1WU Yun2WANG Yanlin2

1.Department of Anesthesiology，Shenzhen Baoan Maternity and Child Health Hospital，Shenzhen 518133，China；2.Department of Anesthesiology，Zhongnan Hospital of Wuhan University，Wuhan 430071，China

[Abstract] Objective To explore the effects of postconditioning of butorphanol on myocardial ischemia/reperfusion（I/R） injury in isolated rat hearts. MethodsThirty-two male SD rats weighing 220-250kg were randomly divided into 4 groups： sham operation group（Sham group，n=8），the isolated rat hearts were perfused with an oxygenated（95%O2-5%CO2）K-H solution at 37°C in a Langendorff apparatus for 120min； I/R group（IR group，n=8），the isolated rat hearts were perfused with K-H solution for 30min then reperfusion for 40min after 50min of stabilization；Ischemia preconditioning group（pre group，n=8），the isolated rat hearts were with 3 times transient 3min in 5min out perfusion before stopping irrigation for 20min，then reperfusion for 50min. Butorphanol postconditioning group（butor group，n=8），which were subjected to 30min of global ischemia followed by 50min of reperfusion after 20min of stabilizationand and isolated hearts were perfused with 1mol L-1 butorphanol for 30min before ischemia. All groups after 50min of reperfusion，malondialdehyde （MDA） content and superoxide dismutase（SOD） activity in myocardial tissues were determined. The activities of creatine kinase（CK） and lactic dehydrogenase（LDH） in coronary effluent fluid were measured. Results Compared with Sham group，there was a significant increase in MDA content and activities of CK and LDH（P＜0.01），along with a decrease in SOD activity in IR group（P＜0.01）. Compared with IR group，there was a significant decrease in MDA content and activities of CK and LDH（P＜0.01），along with an increase in SOD activity in pre group and in butorphanol postconditioning group（P＜0.01）. Conclusion As to ischemic myocardium，postconditioning of butorphanol tartrate could provide protective effects on myocardial I/R injury in isolated rat hearts.

[Key words] Butorphanol；Postconditioning；Ischemia reperfusion injury

目前，缺血再灌注損傷（ischemia reperfusion injury，IRI）隨著移植領域及心血管技術的發(fā)展已經(jīng)成為當前研究的一個熱點。預防IRI的發(fā)生，也經(jīng)歷了缺血預處理（ischemia preconditioning，IPC）、藥物預處理（pharmacological preconditioning，PPC）、缺氧后處理、缺血后處理（ischemic postconditioning，I -postC）、遠程缺血后處理及藥物后處理（pharmacological postconditioning，P-postC）的階段[1，2]。酒石酸布托啡諾（butorphanol tartrate）是一種混合型阿片受體激動拮抗劑，已經(jīng)廣泛用于臨床的鎮(zhèn)痛治療。此外，有學者研究表明，布托啡諾預處理對心肌缺血再灌注損傷具有保護作用。本實驗通過離體大鼠心肌缺血再灌注模型，觀察布托啡諾后處理對缺血再灌注損傷心肌的影響。

1材料與方法

1.1實驗動物、試劑和儀器

健康雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠32只，體重220~250g，武漢大學醫(yī)學院實驗動物中心提供。酒石酸布托啡諾購自江蘇恒瑞醫(yī)藥公司，批號11030433；肌酸激酶（CK）、乳酸脫氫酶（LDH）ELISA試劑盒、丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）試劑盒均由南京建成研究所提供。

1.2實驗方法

參考文獻[3]的方法建立大鼠離體心臟缺血再灌注損傷模型。術前30min大鼠腹腔注射肝素（1000U/kg），動物麻醉后迅速開胸取出心臟，置于4℃K-H液中。將灌注管道插入主動脈后，心臟置于Langendorff灌流架上，采用95%O2-5%CO2飽和的K-H液（mmol/L：NaCl 118、NaHCO3 24.5、KCl 4.7、KH2PO4 1.18、MgSO4·7H2O 3.4、CaCl2 2.5、葡萄糖 2.5）進行逆行灌流，灌注壓為85cmH2O（1cmH2O=0.098kPa），灌注溫度為37℃。

1.3實驗分組

健康雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠32只，體重220～250g，武漢大學醫(yī)學院實驗動物中心提供。Sham組采用K-H液持續(xù)灌注120min；I/R組采用K-H液平衡灌注30min后，停灌40min，再灌注50min；pre組：K-H液穩(wěn)灌30min，連續(xù)3次停灌3min/復灌5min，停灌40min后再灌50min。butor組：K-H液穩(wěn)灌30min，停灌40min，加入布托啡諾（10μmol/L）的KH液再灌20min，單純K-H液再灌50min。

1.4檢測指標

各組再灌注結束時，收集冠脈流出液，按試劑盒說明檢測肌酸激酶（CK）和乳酸脫氫酶（LDH）活性；分離左心室保存于-70℃冰箱，用于檢測心肌組織中丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性。待所有標本收集完全后，各組取冰凍左心室組織，4℃用生理鹽水制成10%組織勻漿，3000r/min離心20min后取上清液，采用硫代巴比妥酸比色分析法測定心肌MDA含量，黃嘌呤氧化酶法測定心肌SOD活性。

1.5統(tǒng)計學處理

采用SPSS11.0統(tǒng)計學軟件進行分析，計量資料以均數(shù)±標準差（χ±s）表示，組間比較采用單因素方差分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2結果

2.1各組再灌注結束后冠脈流出液中CK和LDH活性比較

再灌注50min后，I/R組冠脈流出液中CK和LDH活性明顯高于Sham組（P＜0.01）；與I/R組比較，pre組及butor組冠脈流出液中CK和LDH活性明顯降低（P＜0.01），而pre組與butor組冠脈流出液中CK和LDH活性無差異（P＞0.05）。見表1。

2.2各組心肌組織中SOD、MDA活性的比較

與Sham組比較，I/R組心肌組織SOD活性降低，MDA含量升高（P＜0.01）；與I/R組比較，pre組及butor組心肌組織SOD活性升高，MDA含量降低（P＜0.01）。見表2。

3討論

藥物后處理盡管存在爭議，但眾多研究證實，其可以減輕活性氧引起的細胞損傷及炎癥，減輕細胞內及線粒體內Ca2+超載，改善細胞代謝與能量代謝，保護冠狀動脈內皮和心肌細胞超微結構，恢復心肌微循環(huán)功能，改善心臟交感神經(jīng)活動，從而有效限制心肌梗死面積、減少再灌注心律失常和改善心室重塑，對缺血再灌注心肌起保護作用。藥物后處理（pharmacological postconditioning）是指在缺血后、再灌注之前通過使用藥物發(fā)揮后處理的作用，模擬內源性保護機制[4]。Krolikowski等[5]和Tissier等[6]在離體大鼠心肌缺血再灌注的研究中各自發(fā)現(xiàn)，異氟烷和雌激素可以通過ATP敏感的鉀通道（KATP）介導藥物的后處理作用。已有研究表明，嗎啡后處理對離體大鼠心肌缺血再灌注損傷具有保護作用，其機制可能與激活к阿片受體，開放mito-KATP有關[7]。布托啡諾為選擇性阿片受體激動劑，其及代謝產(chǎn)物主要激動к阿片肽受體，對μ受體則具激動和拮抗雙重作用。其獨特的藥理特點使得在臨床上具有更好的應用前景。

缺血再灌注可導致心肌細胞膜受損、心肌細胞變性壞死、CK和LDH等心肌細胞內酶釋放入血，由此，檢測冠脈流出液中CK和LDH活性可間接反映細胞的損傷程度。本研究發(fā)現(xiàn)，心臟缺血再灌注可使冠脈流出液中CK和LDH的活性升高，而使用布托啡諾處理后，冠脈流出液中CK和LDH的活性降低，產(chǎn)生與缺血預處理相同的效果。這表明，布托啡諾后處理能激發(fā)缺血預處理相似的內源性保護機制，對缺血心肌細胞具有保護作用。

Tsutsumi等[8]通過大鼠在體心肌模型及體外心肌細胞藥物處理證明，反復短暫的I/R、異氟烷及SNC-121后處理對缺血再灌心肌具有一定的保護作用，而這種保護作用能被一種活性氧類物質（ROS）清除劑2-巰丙酰甘氨酸所拮抗。該研究證實，ROS是一種發(fā)生在心肌分子水平的重要激發(fā)物質，在I-postC及藥物后處理過程中發(fā)揮著極大作用。ROS主要是通過激活位于核因子（NF）-κB上游區(qū)的活化酶介導κB抑制物（IκB）的磷酸化作用，從而抑制與NF-κB的結合，促使細胞凋亡的發(fā)生。由此可見，減少ROS的生成及降低氧化應激反應類藥物均可有效減輕再灌注損傷。丙二醛（MDA）是過氧化脂質的代謝最終產(chǎn)物，因此MDA值能反映氧自由基的含量和脂質過氧化程度。SOD是組織清除氧自由基抗氧化酶系統(tǒng)的重要物質之一，因此SOD活性能反映機體及組織內抗脂質過氧化的能力。本研究的結果表明，與I/R組比較，pre組及butor組心肌組織SOD活性升高，MDA含量降低，這可以提示布托啡諾后處理具有缺血預處理相同的干預作用，而其發(fā)揮抗心肌損傷的保護作用，可能與通過激活к受體、減輕Ca2+超載、降低心肌MDA、提高抗氧化能力、減輕心肌炎癥反應有關。

本研究表明，布托啡諾后處理能通過抗氧化作用發(fā)揮對離體心臟缺血再灌注損傷的保護作用，其存在的其他可能的機制還需要進一步的研究證實。

[參考文獻]

[1] Zhao ZQ，Corvera JS，Halkos ME，et al．Inhibition of myocardial injury by ischemic postconditioning during reperfusion：comparision with ischemia preconditioning[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol，2003，285（2）：H579-588．

[2] Kin H，Zhao ZQ，Sun HY，et al．Postconditioning attenuates myocardial ischemia reperfusion injury by inhibiting events in the early minutes of reperfusion[J]．Cardiovasc Res，2004，62（1）：74-85.

[3] Yang XM，Proctor JB，Cui L，et al. Multiple，brief coronary occlusions during early reperfusion protect rabbit hearts by targeting cell signaling pathways[J]. Am Coil Cardiol，2004，44（5）：1103-1110.

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[5] Krolikowski JG，Bienengraeber M，Weihrauch D，et al. Inhibition of mitochondrial permeability transition enhances Isoflurane induced cardioprotection during early reperfusion：the role of mitochondrial KATP channels[J]. Anesth Analg，2005，101（7）：1590-1596.

[6] Tissier R，Waintraub X，Coureur N，et al. Pharmacological postconditioning with the phytoestrogen genistein[J]. J Mol Cell Cardiol，2007，42（1）：79-87.

[7] Zuolei Chen，Tianzuo Li，Bingxi Zhang，et al. Morphine postconditioning protects against reperfusion injury in the isolated rat[J]. J Surgical Res，2008，145：287-294.

[8] Tsutsumi YM，Yokoyama T，Horikawa Y，et al. Reactive oxygen species trigger ischaemic and pharmacological postconditioning：in vivo and vitro characterization[J]. Life Sci，2007，81（15）：1223-1227.

（收稿日期：2011-05-18）

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