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目的:检测犬体外循环(CPB)心肌缺血再灌注损伤过程中腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)表达及活性的动态变化,探讨AMPK在CPB缺血再灌注心肌胰岛素抵抗(IR)形成机制中的作用。方法:24条健康的杂种实验犬,随机分成四组(n=6),组Ⅰ:主动脉不阻断,组Ⅱ:主动脉阻断60 min,组Ⅲ:主动脉阻断60 min+AMPK特异激动剂(AICAR),组Ⅳ:主动脉阻断60 min+AMPK特异抑制剂(Compound C)。分别在CPB转流前(T1)、开放主动脉再灌注15 min(T2)、60 min(T3)、90 min(T4)四个时间点,收集冠状静脉窦血、颈动脉血及在CPB转流前(T1)、主动脉阻断60 min时(T1-2)、开放主动脉再灌注15 min(T2)、60 min(T3)、90 min(T4)采取左心室心尖部心肌组织。氧化酶法及酶比色法分别测定血浆葡萄糖浓度(Glu)及血浆游离脂肪酸浓度(FFA);通过放射免疫法测定血浆胰岛素(Ins)及胰高血糖素浓度(Gn)并计算相应时间点的胰岛素抵抗指数(IRI)及心肌葡萄糖净摄取量、净摄取率的变化;以此同时,监测心脏血流动力学指标的动态变化;RT-PCR法测定心肌AMPK mRNA和Glut4 mRNA量的表达及变化;免疫组化SP法及图象分析系统检测T-AMPK、P-AMPK和Glut4蛋白表达的变化情况。结果:1.心肌葡萄糖(Glu)代谢:与CPB转流前及组Ⅰ比较,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的血浆Glu浓度均发生不同程度升高(P<0.01),再灌注15 min时至峰值(P<0.01);与组Ⅱ比较,在CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅲ血浆Glu浓度升高程度相对较小,恢复较快(P<0.01);组Ⅳ血浆Glu浓度升高程度较高,持续时间长,恢复较慢(P<0.01);与组Ⅲ比较,再灌注后组Ⅳ血浆Glu浓度升高程度更明显,恢复更慢(P<0.01)。与转流前及组Ⅰ比较,CPB缺血开放主动脉后,组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三组的心肌Glu净摄取量及净取率不同程度降低(P<0.01),开放主动脉后15 min最明显(P<0.01);与组Ⅱ比较,CPB缺血开放主动脉后,组Ⅲ心肌Glu净摄取量及净取率降低程度相对较小(P<0.01),组Ⅳ心肌Glu净摄取量及净取率降低相对较重,恢复慢(P<0.01或P<0.05);与组Ⅲ比较,再灌注后组Ⅳ心肌Glu净摄取量及净取率降低更明显,恢复更慢(P<0.01或P<0.05)。2.血浆胰岛素(Ins)及胰高血糖素(Gn)的浓度变化:与CPB转流前及组Ⅰ比较,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的血浆Ins及Gn浓度均发生不同程度升高(P<0.01或P<0.05),此后三组的血浆Ins及Gn浓度缓慢恢复,但三组的血浆Ins及Gn浓度均至主动脉开放90 min时均未恢复至转流前水平(P<0.01或P<0.05);与组Ⅱ比较,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅲ血浆Ins及Gn浓度升高程度较小,持续时间短、恢复快(P<0.01或P<0.05),组Ⅳ血浆Ins及Gn浓度增高程度较高,持续时间长、恢复慢(P<0.01或P<0.05);与组Ⅲ比较,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅳ血浆Ins及Gn浓度升高显著,持续时间长、恢复慢(P<0.01或P<0.05)。3.胰岛素抵抗指数(IRI):与CPB转流前及组Ⅰ比较,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的IRI均发生不同程度升高(P<0.01),开放主动脉后15 min时至峰值,之后三组的IRI缓慢恢复,再灌注后90 min时,组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三组IRI均未恢复至转流前水平(P<0.01);与组Ⅱ相比,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅲ的IRI升高程度相对较小(P<0.01),组Ⅳ的IRI升高程度较高(P<0.05);与组Ⅲ比较,再灌注后组Ⅳ的IRI升高更明显,恢复更慢(P<0.01)。4.心脏血流动力学变化:与转流前及组Ⅰ比较,CPB心肌缺血开放主动脉之后,组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三组的LVSP和±dp/dtmax均发生不同程度的降低(P<0.01或P<0.05),LVEDP均发生不同程度升高(P<0.01),之后三组的心功能相关指标逐渐恢复,但均未能恢复至转流前水平(P<0.01);与组Ⅱ相比,组Ⅲ再灌注后的LVSP及±dp/dtmax下降发生的程度相对较小(P<0.01或P<0.05),LVEDP升高发生程度相对较小,恢复快(P<0.01或P<0.05),组Ⅳ再灌注后LVSP及±dp/dtmax下降程度相对较明显(P<0.01或P<0.05),LVEDP升高程度相对较明显,恢复慢(P<0.05)。与组Ⅲ比较,组Ⅳ再灌注后LVSP及±dp/dtmax下降的发生程度更明显(P<0.01),LVEDP升高显著,恢复更慢(P<0.01)。5.心肌组织AMPK及Glut4的mRNA表达量:与CPB转流前及组Ⅰ比较,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的心肌AMPK mRNA均发生不同程度降低(P<0.01或P<0.05),开放主动脉15min最明显(P<0.01);与组Ⅱ相比,再灌注后组Ⅲ心肌细胞AMPK mRNA的表达量下降发生程度相对较小(P<0.01或P<0.05),组Ⅳ心肌AMPK mRNA下降发生的程度相对较大,恢复慢(P<0.01);与组Ⅲ相比,再灌注后组Ⅳ心肌细胞AMPK mRNA下降发生程度显著,恢复更慢(P<0.01)。与转流前及组Ⅰ比较,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ心肌细胞Glut4 mRNA表达量均存在不同程度降低(P<0.01或P<0.05);心肌Glut4 mRNA在开放主动脉15 min后开始缓慢上升,但至开放主动脉90 min时仍未恢复到转留前水平(P<0.01或P<0.05)。CPB心肌缺血开放主动脉后,与组Ⅱ比较,组Ⅲ心肌Glut4 mRNA再灌注后15 min时表达量高于该组,且呈缓慢恢复趋势(P<0.01),组Ⅳ心肌细胞Glut4 mRNA的表达量下降相对明显(P<0.01)。与组Ⅲ相比,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅳ心肌细胞Glut4 mRNA的表达量下降程度更严重(P<0.01)6.心肌细胞T-AMPK、P-AMPK及Glut4的蛋白表达:与CPB转流前及组Ⅰ相比,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的T-AMPK及P-AMPK均存在不同程度降低(P<0.01或P<0.05),开放主动脉再灌注后15 min时最明显(P<0.01);与组Ⅱ比较,再灌注后组Ⅲ心肌细胞P-AMPK的表达量下降的程度相对较小(P<0.01或P<0.05),而心肌T-AMPK的表达量变化无统计学差异(P>0.05);组Ⅳ再灌注后心肌P-AMPK表达下降程度相对重,恢复慢(P<0.01或P<0.05),心肌T-AMPK表达呈下降趋势,但统计学差异无意义(P>0.05);与组Ⅲ比较,再灌注后组Ⅳ心肌P-AMPK下降发生程度更明显,恢复更慢(P<0.01),心肌T-AMPK表达呈下降趋势,但统计学差异无意义(P>0.05)。与CPB转流前及组Ⅰ比较,CPB心肌缺血开放主动脉后,组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的Glut4均发生不同程度降低(P<0.01),主动脉开放再灌注15min时最明显(P<0.01);与组Ⅱ比较,再灌注后,组Ⅲ心肌Glut4的表达量下降程度相对较小(P<0.01);组Ⅳ心肌Glut4下降程度相对较重,恢复慢(P<0.01);与组Ⅲ比较,再灌注后,组Ⅳ心肌Glut4下降程度更明显,恢复更慢(P<0.01)。结论:1.在CPB心肌缺血再灌注过程中,P-AMPK是AMPK的活性形式,其在维持缺血再灌注心肌能量代谢稳态中具有重要作用;2.CPB心肌缺血再灌注过程中,P-AMPK作为重要的信号传导因子,可介导心肌细胞Glut4的表达,影响葡萄糖的摄取,P-AMPK减少及AMPK表达下调可能是导致心肌缺血再灌注IR形成过程中Glut4表达障碍的分子机制之一。