右美托咪定對慢性心力衰竭大鼠的作用及機制研究

陳金權，王 蕊

(1.咸陽市第一人民醫院麻醉科，陜西 咸陽 712099；2.榆林市星元醫院心血管內科，陜西 榆林 719057)

心力衰竭在臨床上比較常見，是各種心臟疾病的嚴重表現或晚期階段，很多患者伴隨呼吸困難、體液潴留、乏力等癥狀，在一定情況下可危及生命[1-3]。研究[4]表明，當機體出現血壓升高、缺血缺氧、持續高血糖時，可單獨或協同誘導心肌細胞肥大、凋亡、損傷等引起心室重構，從而誘發心力衰竭。隨著醫學技術的提高，當前心力衰竭患者的致殘率與病死率有所下降，但是很多患者伴有神經認知障礙，嚴重影響其生活質量。心力衰竭患者認知功能下降的發生機制還不明確，不過危險因素包括麻醉深度、疼痛控制、感染、貧血等。右美托咪定(Dexmedetomidine，DEX)是一種α2腎上腺素能受體激動劑，具有鎮靜、抗焦慮、催眠和鎮痛等作用[5]。它可減輕患者慢性神經病理性疼痛，抑制磷酸化環磷腺苷效應元件結合蛋白(Phosphoryltion of cAMP response element binding protein，pCREB)、磷酸化細胞外調節蛋白激酶(Phosphoryltion of extracellular regulatory protein kinases，pERK)表達，從而對海馬神經元凋亡起保護作用[6]。右美托咪定可降低機體兒茶酚胺水平，通過降低應激反應改善機體的認知功能，而下丘腦-垂體-腎上腺(Hypothalamus-pituitary-adrenal gland，HPA)軸與認知功能密切相關，并且腦源性神經營養因子(Brain-derived neurotrophic factor，BNDF)/CREB信號通路對海馬依賴的學習、記憶、大腦發育發揮重要作用[7-8]。本研究主要探討右美托咪定對慢性心力衰竭大鼠的作用并分析其機制。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 無病原體清潔級雄性SD大鼠54只，體重180～220 g，購自陜西省中醫藥研究院，許可證號：SYXK(陜)2018-009，飼養于本實驗動物中心。飼養條件：無菌飼料專人喂養，恒溫、恒濕，采光按12 h明暗交替，無病原體清潔級動物房。本研究符合實驗動物倫理學標準。

1.2 主要試劑 右美托咪定注射液(國藥準字H20090248)購自江蘇恒瑞醫藥股份有限公司；抗CREB抗體(批號：ab32515)、抗BDNF抗體(批號：ab108319)均購自Abcam公司；阿霉素溶液(國藥準字H20041211)購自浙江海正藥業股份有限公司；神經元特異烯醇酶(NSE)與超氧化物歧化酶(SOD)檢測試劑盒購自上海酶聯生物有限公司；0.9%氯化鈉注射液購自華仁藥業股份有限公司；蛋白定量檢測試劑盒購自上海碧云天公司；堿性磷酸酶標記的羊抗兔IgG抗體購自Abcam公司。

1.3 慢性心力衰竭大鼠模型制備 所有大鼠適應性喂養1周時間后建立慢性心力衰竭模型：尾靜脈注射2 mg/ml阿霉素溶液，0.5 ml/kg，每周1次，連續注射6周。動物超聲顯示射血分數(EF)<60.0%判定為建模成功。

1.4 大鼠分組與處理 將建模成功的大鼠(42只)隨機平分為模型組、右美托咪定A組與右美托咪定B組。三組大鼠分別給予0、5、10 μg/kg右美托咪定腹腔注射，待麻醉蘇醒后放回鼠籠，自由飲水與飲食。

1.5 觀察指標 ①所有大鼠都在給藥后第7、14天進行Morris水迷宮實驗，測定并記錄大鼠每分鐘穿越平臺次數與逃避潛伏期；②所有大鼠在給藥后第14天利用超聲檢查左心室射血分數(LVEF)，然后處死大鼠，取心臟稱重并計算心臟質量指數；③取處死大鼠的右心室血液2 ml，離心后去上層血清，采用酶聯免疫法檢測NSE含量，采用黃嘌呤氧化酶法檢測SOD活性；④取大鼠心肌組織，加適量組織裂解液，冰上研磨后30 r/min離心，棄上清液后加入蛋白裂解液冰上裂解10 min，在4 ℃條件下以10000 r/min離心10 min，采用蛋白印跡法(Western blot)在Bio-Rad成像系統檢測大鼠CREB與BDNF蛋白的相對表達水平。

2 結 果

2.1 三組大鼠每分鐘穿越平臺次數與逃避潛伏期比較 見表1。右美托咪定A組與右美托咪定B組給藥后第7、14天每分鐘穿越平臺次數多于模型組，逃避潛伏期低于模型組(均P<0.05)。右美托咪定B組給藥后第7、14天每分鐘穿越平臺次數多于右美托咪定A組，逃避潛伏期低于右美托咪定A組(均P<0.05)。

2.2 三組大鼠心功能指標比較 見表2。右美托咪定A組與右美托咪定B組給藥后第14天LVEF高于模型組，心臟質量指數低于模型組(均P<0.05)。右美托咪定B組給藥后第14天LVEF高于右美托咪定A組，心臟質量指數低于右美托咪定A組(均P<0.05)。

2.3 三組大鼠血清NSE含量與SOD活性比較 見表3。右美托咪定A組與右美托咪定B組給藥后第14天血清NSE含量低于模型組，血清SOD活性高于模型組(均P<0.05)。右美托咪定B組血清NSE含量低于右美托咪定A組，血清SOD活性高于右美托咪定A組(均P<0.05)。

表1 三組大鼠每分鐘穿越平臺次數與逃避潛伏期比較

表2 三組大鼠心功能指標比較

表3 三組大鼠血清NSE含量與SOD活性比較

2.4 三組大鼠心肌組織CREB與BDNF蛋白相對表達水平比較 見表4。右美托咪定A組與右美托咪定B組給藥后第14天心肌組織CREB與BDNF蛋白相對表達水平高于模型組(均P<0.05)。右美托咪定B組給藥后第14天心肌組織CREB與BDNF蛋白相對表達水平高于右美托咪定A組(均P<0.05)。

表4 三組大鼠心肌組織CREB與BDNF蛋白相對表達水平比較

3 討 論

心力衰竭為一種危重型心血管疾病類型，可導致患者逐漸喪失勞動力，給患者、家庭及社會帶來沉重負擔， 但是具體的發病機制還不明確。現有針對心力衰竭的發生機制描述比較繁雜，包括興奮性毒性、能量耗竭、炎癥反應等。右美托咪定是一種新型的高選擇性α2腎上腺素受體激動劑，具高選擇性、高效鎮靜與鎮痛、中樞肌松等綜合作用[9-10]。本研究顯示，右美托咪定A組與右美托咪定B組給藥后第7、14天逃避潛伏期少于模型組，每分鐘穿越平臺次數多于模型組，且右美托咪定A組與右美托咪定B組比較差異有統計學意義；右美托咪定A組與右美托咪定B組給藥后第14天LVEF高于模型組，心臟質量指數低于模型組，且右美托咪定A組與右美托咪定B組比較差異有統計學意義。這些結果表明右美托咪定能改善慢性心力衰竭大鼠的心功能，還可促進認知功能的恢復。有研究[11-12]表明右美托咪定可維持脊髓星形膠質細胞活力，對顱腦創傷后的腦損傷具有腦保護作用，還可減輕脊髓缺血再灌注損傷導致的神經元損傷，對局灶性腦缺血損傷也具有保護作用。

心力衰竭可導致大鼠腦神經元過度興奮，造成機體循環內化學物質發生改變[13]。SOD是人體中主要的自由基清除劑和氧化酶，能通過有效清除過量的氧自由基達到保護器官組織的目的。NSE水平的增高與繼發性心腦血管損傷有關，心肌損傷或神經元損傷會引起NSE水平的急性增高[14]。本研究顯示，右美托咪定A組與右美托咪定B組給藥后第14天血清SOD活性高于模型組，血清NSE含量低于模型組，且右美托咪定A組與右美托咪定B組比較差異有統計學意義，表明右美托咪定能抑制慢性心力衰竭大鼠NSE的釋放并提高SOD活性。研究[15-16]表明，右美托咪定可增加機體內γ-氨基丁酸含量，減輕腦細胞凋亡，發揮海馬神經元保護作用。

BDNF是神經營養因子家族的主要成員之一，參與了神經突觸的可塑性調節，與認知障礙疾病的病理生理學過程具有相關性[17]。BDNF在神經元的存活、生長和分化中發揮重要的作用。提高BDNF水平，可作為認知功能潛在的疾病治療方法。BDNF高水平的表達也可激活CREB，調節長期突觸可塑性，調節細胞過程與穩定新記憶，而CREB也與學習、記憶和突觸可塑性存在相關性[18]。本研究顯示，右美托咪定A組與右美托咪定B組給藥后第14天心肌組織CREB與BDNF蛋白相對表達水平高于模型組，且右美托咪定B組高于右美托咪定A組，表明右美托咪定能提高慢性心力衰竭大鼠心肌組織CREB與BDNF蛋白水平。從機制上分析，右美托咪定可激活延髓孤束核中突觸后α2受體，抑制交感張力，導致交感神經發放沖動現象降低，因此可降低機體的應激反應[19]。另外，右美托咪定可減輕機體的炎癥反應，激活cAMP/CREB信號通路，減輕腦缺血再灌注損傷導致的海馬神經元損傷，抑制神經元凋亡[20]。

綜上所述，右美托咪定能提高慢性心力衰竭大鼠心肌組織CREB與BDNF蛋白水平，抑制NSE釋放，提高SOD活性，改善大鼠心功能，還可促進認知功能的恢復。