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背景急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是冠心病中最危重的类型,发病后及时给予再灌注治疗是治疗AMI的最佳治疗方法。然而,心肌血流短暂停止后再次恢复血供,会引起较单纯缺血更严重的心肌损伤,称为心肌缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury,IRI)。溶栓治疗、经皮冠状动脉介入治疗术(percutaneous coronary intervention,PCI)、冠状动脉旁路搭桥术(coronary artery bypass graft,CABG)和药物基础治疗,是目前心梗再灌注治疗主要手段。伴随着再灌注治疗手段的进步,与之相伴的缺血再灌注损伤也引起临床医师愈发重视。他汀类药物具有独立于降脂作用外的心血管保护作用,其多效性包括抗炎、稳定斑块、改善内皮功能和抑制血管平滑肌增生等,研究发现他汀类药物后处理能够有效保护缺血再灌注损伤。再灌注损伤补救激酶途径(RISK)是后处理减轻IR损伤中重要信号通路。磷酸肌醇3激酶-蛋白激酶B(PI3K-Akt)和糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)是其中重要信号分子。在再灌注初期,大量氧自由基(ROS)生成,造成线粒体损伤。线粒体通透性转换孔(mPTP)是线粒体膜上重要的电压依赖性离子通道,正常状态下维持线粒体膜低通透性。当缺血再灌注时,细胞内环境变化诱发线粒体膜通透性转运孔开放,导致线粒体膜电位消失,呼吸链中断,ATP耗竭,诱发细胞凋亡。而研究发现,PI3K-Akt通路、GSK-3β、细胞内钙、ROS等均参与mPTP开放的调节,在缺血再灌注损伤保护中发挥重要作用。目的本研究探讨瑞舒伐他汀(rosuvastatin,RS)对于缺血再灌注损伤的保护作用,寻找其最佳药物浓度。并探讨PI3K-Akt-GSK-3β,ROS和mPTP在其中具体作用。方法本实验采用Langendorff离体心脏灌流,采用结扎前降支后松开结扎线持续灌注的方法模拟心肌缺血再灌注。实验分为2组路线。路线1:研究不同浓度下(1-50 nmol/L)瑞舒伐他汀对缺血再灌注损伤的保护作用,寻找合适剂量范围。健康雄性Wistar大鼠随机分为8组(每组8只,n=8):(1)I/R组(2)RS组(1nmol/L)(3)RS组(5nmol/L)(4)RS组(10nmol/L)(5)RS组(25nmol/L)(6)RS组(50nmol/L)(7)5nmol/L RS+LY294002(8)LY294002组,各组均稳定灌注15min,缺血30min,再灌注60min。在再灌注时予瑞舒伐他汀(1nmol/L、5nmol/L、10nmol/L、25nmol/L、50nmol/L)、瑞舒伐他汀联合磷脂酰肌醇(PI3K)抑制剂LY294002,或单独LY294002。灌流结束后,用伊文思蓝和氯化三苯四唑啉(TTC)双染色法测定心肌梗死面积。收集灌流液并检测肌酸磷酸激酶同工酶(CK-MB)和乳酸脱氢酶(LDH)浓度。测定各组稳定灌流15min时、结扎前降支30min时、再灌注5、30、60min时的左室发展压(LVDP)、左室舒张末期压(LVEDP)、左心室内压力最大上升速率(dp/dtmax)值的变化。通过上述指标寻找瑞舒伐他汀心肌保护最佳浓度范围。路线2:健康雄性Wistar大鼠随机分为5组(每组8只,n=8):(1)I/R组(2)RS组(5nmol/L)(3)5nmol/L RS+LY294002(4)LY294002组(5)假手术组。采取稳定15min,缺血30min,再灌注10min模式。再灌注时予5nmol/L瑞舒伐他汀,瑞舒伐他汀+LY294002,或单独LY294002。在再灌注10min后剪下左室前壁心肌组织,采用DCFH-DA方法检测活性氧自由基(ROS)水平。检测心肌组织内超氧化物歧化酶(SOD),丙二醛(MDA)水平。应用Western blot检测各组左室前壁心肌PI3K-Akt-GSK-3β通路水平。分离线粒体并检测钙诱导线粒体通透性转换孔(mPTP)开放水平。探讨PI3K-Akt-GSK-3β通路,ROS,及mPTP在瑞舒伐探讨后处理心肌保护作用中的具体机制。实验数据进行单样本KS检验,以均数±标准差表明,组间比较用单因素方差分析,多组间的多重比较采用SNK-q检验。p<0.05为差异有统计学意义。结果(1)瑞舒伐他汀减轻再灌注损伤作用呈现浓度依赖性,1 nM组心肌梗死范围与对照组无明显差别,而5-10 nM组心肌梗死范围较对照组明显减少,最佳浓度为5 nM(25.69±3.75%vs 40.04±4.93%,p<0.05)。随着RS浓度增高,其对缺血再灌注损伤保护作用减退,在50nM组甚至出现加重趋势(47.75±5.27%vs40.04±4.93%,p<0.05)。5nM组心肌梗死范围、LDH、CK-MB较对照组分别下降35.4%、32.9%和31.2%。5nM RS组较对照组能够降低LVEDP,升高LVDP和dP/dtmax。RS+LY294002组、LY294002组心肌梗死范围、LDH、CK-MB与对照组无差异(p>0.05)。各组血流动力学指标在稳定期和结扎期无明显区别。RS+LY294002组、LY294002组LVDP、LVEDP、dP/dtmax与对照组无显著差别(p>0.05)。(2)RS组左室心肌p-Akt和p-GSK-3β的表达明显高于I/R组(p<0.05)。RS+LY294002组、LY294002组p-Akt和p-GSK-3β的表达与对照组相似(p>0.05),LY294002能够消除瑞舒伐他汀后处理对p-Akt和p-GSK-3β的激活,但其本身对p-Akt和p-GSK-3β激活无影响。在各组中总Akt和GSK-3β表达无差别(p>0.05),在假手术组p-Akt和p-GSK-3β磷酸化未被激活。(3)I/R组MDA和ROS生成较对假手术组明显增加,同时SOD活性下降,表明缺血再灌注时ROS活性明显增加(p<0.05)。RS后处理能够显著降低MDA和ROS生成,增加SOD活性(p<0.05)。LY294002能够消除瑞舒伐他汀后处理对ROS的抑制作用,同时其本身对ROS活性无影响。(4)在假手术组,平均诱导mPTP开放的钙离子浓度为123±26μmol Ca2+/mg。在I/R组中,诱导mPTP开放的钙离子浓度降至32±10μmol Ca2+/mg(p<0.05 vs sham组),表明在缺血再灌注激活mPTP开放。瑞舒伐他汀后处理增加诱导mPTP开放的钙离子浓度至90±18μmol Ca2+/mg(p<0.05 vs I/R组),表明瑞舒伐他汀后处理抑制mPTP开放。但瑞舒伐他汀本身对于mPTP开放无明显影响(117±24vs 123±26μmol Ca2+/mg,p>0.05)。同时,LY294002能够消除瑞舒伐他汀后处理对mPTP开放的抑制作用(41±9 vs 90±18μmol Ca2+/mg,p<0.05)。表明瑞舒伐他汀后处理通过激活PI3K-Akt通路,抑制mPTP开放产生心肌保护作用。结论(1)瑞舒伐他汀降低再灌注损伤呈现浓度依赖性。在5 nM时,瑞舒伐他汀后处理可以有效减少再灌注时心肌梗死面积,改善再灌注时血流动力学,有心肌保护作用。随着RS浓度增高,其对缺血再灌注损伤保护作用减退,在50nM组甚至出现心肌损害趋势。(2)瑞舒伐他汀后处理通过激活PI3K-Akt-GSK-3β通路,产生心肌保护作用。(3)瑞舒伐他汀后处理抑制ROS生成,产生心肌保护作用,且对ROS的抑制作用是PI3K-Akt-GSK-3β通路依赖性的。(4)瑞舒伐他汀后处理抑制mPTP开放。mPTP作为PI3K-Akt-GSK-3β通路和ROS系统的终末效应器,在瑞舒伐他汀后处理心肌保护作用中发挥关键作用。