瑞芬太尼预处理对孕鼠离体心肌缺血再灌注损伤的保护作用研究

南方医科大学附属深圳妇幼保健院麻醉科 (深圳 518028)

吴铭广 李元涛▲ 黄晓雷 肖 永 王 亮 黄穗萍

瑞芬太尼预处理对孕鼠离体心肌缺血再灌注损伤的保护作用研究

南方医科大学附属深圳妇幼保健院麻醉科 (深圳 518028)

吴铭广 李元涛▲黄晓雷 肖 永 王 亮 黄穗萍

目的:探讨孕鼠离体心脏对缺血再灌输损伤的耐受及不同浓度瑞芬太尼预处理对孕鼠离体心功能及心肌缺血再灌注损伤的保护作用。方法:将雌性SD大鼠40只中非孕鼠10只做为空白对照组,其余孕鼠 30只,于孕后第 20天随机分为 3组:无瑞芬太尼预处理组(RF0组)、低浓度瑞芬太尼组(RF1组)和高浓度瑞芬太尼组(RF2组),每组 10只。麻醉后开胸取心脏,建立Langendorff孕鼠离体心脏灌注模型。每组均灌注平衡 20min,对照组(Con组)与无瑞芬太尼预处理组(RF0组)用95%O2和5%CO2饱和的K-H液持续灌注20min,停灌 30min再灌注45min;浓度瑞芬太尼组(RF1组)、高浓度瑞芬太尼组(RF2组)缺血前分别用含瑞芬太尼20μg/L或40μg/L的95%O2和 5%CO2饱和 K-H液灌注 20min,全心缺血 30min,复灌 45min;记录各组左室舒张末压(LVEDP),左室收缩压 (LVSP)及冠脉流量(CF)变化,测定平衡 15min后到再灌注后15min内冠脉流出液乳酸脱氢酶(LDH)活性,测定再灌注后 45min时的心肌丙二醛(MDA)含量,同时取每组孕鼠心肌做切片,在电镜下观察心肌细胞的超微结构。结果:在平衡 20m in末,与对照组比较,各组 LVEDP、LVSP和 LDH的活性均无显著变化(P＞ 0.05);与对照组比较,各组在灌注后各时间点 LVEDP升高(P＜0.05),LVSP和 CF降低(P＜0.05),灌注后 15min冠脉流出液 LDH活性增高(P＜0.05),再灌注后 45min后心肌MDA含量增高(P＜0.05),梗死面积增大(P＜0.05),电镜下心肌结构破坏明显;与无瑞芬太尼预处理组比较,两瑞芬太尼预处理组在灌注后各时间点 LVEDP降低(P＜0.05),LVSP以及 CF升高 (P＜0.05),灌注后 15m in冠脉流出液LDH活性降低(P＜0.05),再灌注后 45min后心肌 MDA含量降低(P＜0.05),梗死面积较小(P＜0.05),电镜下心肌结构破坏不明显;与 RF1组比较,RF2组保护作用明显(P＜0.05);结论:孕鼠离体心脏对缺血再灌输损伤的耐受下降,瑞芬太尼浓度依耐性地保护离体孕鼠全心缺血再灌注损伤。

研究证实阿片受体广泛存在于人体,阿片受体兴奋参与了预适应心肌保护,阿片类药物可以通过激动心脏上的阿片受体对缺血后的心脏产生保护作用[1,2]。尽管有研究发现妊娠因其特有的机体内激素、细胞因子改变而比正常生理状态能更好地耐受心肌缺血损伤[3],但产科临床麻醉工作中仍有发生心肌缺血再灌注损伤的可能,特别是术前已存在有心脏病理生理改变的患者,如果再合并产后出血、宫外孕等病理妊娠,则发生几率更高,如不积极有效预防和处理则麻醉风险显著增高。因此本实验拟观察正常大鼠离体心肌与离体孕鼠心肌对缺血再灌注损伤耐受程度及瑞芬太尼预处理对离体孕鼠心肌缺血再灌注损伤的影响,为临床预防产妇发生心肌缺血再灌注损伤提供实验依据。

材料与方法

1 动物与分组 体重 200～ 250g雌性 SD大鼠,由南方医科大学动物中心提供并饲养,雌雄按 1∶1同笼,以阴道检出精子为怀孕第 0天,取孕大鼠 30只,于孕第20天随机分为3组,另选10只非孕大鼠为空白对照。

2 建立 Langendorff孕鼠离体心脏灌注模型实验开始时腹腔注射 200U肝素钠,10 min后腹腔注射20%乌拉坦 1.0g/kg麻醉孕鼠,开胸迅速取出心脏放入 4℃ K-H液中 (NaCl 118mM、Na HCO24.5m M、KCl 4.7m M、KH2 PO4 1.18mM、Mg SO4 7H2 O 3.4m M、CaCl2 2.5mM、Glucose 2.5mM)排出心腔内残余血液,30s内由主动脉逆行插管悬挂于 Langendoff装置上进行灌注。每组均灌注平衡20min,对照组(C组)用95%O2和5%CO2饱和的 K-H液行主动脉逆行灌注(灌注压90cm H2 O),维持灌流液和心脏温度在37℃持续灌注20min,停灌(阻断主动脉灌注管,缺血)30m in再灌注45min;低浓度瑞芬太尼组(RF1组)、高浓度瑞芬太尼组(RF2组):RF1组和 RF2组缺血前分别用含瑞芬太尼(湖北宜昌人福药业公司提供,批准文号:国药准字20030197)20或 40μg/L的 K-H液灌注 20min,全心缺血 30min,复灌 45min。

3 监测指标及鉴定方法 用一根直径为 0.5cm聚乙烯塑料测压管,从左心房经二尖瓣插入左心室经左心插管接压力换能器经模数转换器与计算机相连,记录各组左室舒张末压 (LVEDP),左室收缩压(LVSP),及冠脉流量 (CF)变化,测定平衡 15min后到再灌注后15min内冠脉流出液乳酸脱氢酶(LDH)活性(用每克心脏湿重标准化 U/g),结束时 (再灌注后45min)速取心肌组织置于液氮中测定心肌丙二醛(MDA)含量。同时取每组心肌做切片,在电镜下观察心肌细胞的超微结构。

结 果

1 LV EDP、LVSP、CF的变化 见表 1。瑞芬太尼预处理组较对照组均下降(P＜0.05),不同浓度的瑞芬太尼预处理组组内比较也有显著性差异(P＜0.05),瑞芬太尼预处理组 LVSP、CF均升高(P＜0.05);不同浓度的瑞芬太尼预处理组组内比较有显著性差异(P＜0.05)。

2 MDA和 LDH含量、心肌梗死面积及电镜下心肌结构的变化比较 见表 2。瑞芬太尼预处理组MDA、LDH含量较对照组均下降(P＜0.05),组内比较也有显著性差异(P＜0.05);电镜下瑞芬太尼预处理组心肌结构破坏不明显。

表1 不同浓度瑞芬太尼对离体孕鼠心肌全心缺血再灌注心功能指标的影响(n=10,±s)

表1 不同浓度瑞芬太尼对离体孕鼠心肌全心缺血再灌注心功能指标的影响(n=10,±s)

注:与对照组比较,*P＜0.01;同药物不同浓度比较,#P＜0.05

指 标 组 别 平衡后15min 复灌后15m in 复灌后 30m in 复灌后 45min对照组 1.7± 2.6 9.9± 2.4*# 8.9± 2.4*# 6.6± 2.3*#LVEDP(kPa) RF0 RF1 1.7±2.5 8.8±2.3*#8.2±2.5*#4.8±2.4*#RF2 1.7± 2.2 7.7± 2.2*# 6.8± 2.7*# 4.1± 2.1*#对照组 17.4± 4.4 11.7± 3.7*# 13.7± 3.8*# 12.4± 1.9*#LVSP(k Pa) RF0 RF1 15.8±4.4 12.4±2.8*#14.6±2.7*#12.6±2.3*#RF2 16.1± 4.3 13.5± 3.2*# 15.5± 3.1*# 14.7± 2.5*#对照组 12.1± 2.4 7.0± 1.7*# 7.3± 2.5*# 7.3± 2.6*#CF(m l/min) RF0 RF1 12.3±2.3 7.4±2.7*#7.9±2.4*#8.4±2.3*#RF2 12.9± 2.2 8.5± 2.9*# 8.8± 2.5*# 8.9± 2.8*#

表2 不同浓度瑞芬太尼处理组冠脉流出液LDH及心肌 MDA含量 (n=10,±s)

表2 不同浓度瑞芬太尼处理组冠脉流出液LDH及心肌 MDA含量 (n=10,±s)

注:与组间比较,*P＜0.01;组内比较,#P＜0.05

组 别 LDH含量(U/g) M DA含量(nmol/g)对照 组 16.0± 4.3 8.83± 13.32 RF0 RF1 11.1± 3.7*# 26.58± 12.15*#RF2 9.4± 3.3*# 21.56± 10.12*#

讨 论

在妊娠过程中,循环系统发生了许多结构及功能的改变,如血容量增加,且整个妊娠期间血容量约增加30%～ 50%,心输出量也相应增高30%～ 50%,心肌发生了适应性肥大,心肌做功及氧耗明显增加,如产妇合并有心脏疾病则在分娩过程中发生心肌缺血再灌输损伤的可能性大大增加。妊娠时机体神经体液改变,其中有许多具有损伤保护作用的因子高度表达,如雌激素、孕激素、NO等。还有一些可以进行强大的血管修复作用,如血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子等。研究证实上述因子对在体孕期大鼠心肌缺血再灌注有损伤起保护作用[3]。孕鼠离体心肌由于失去雌激素、孕激素等保护因子的作用,再加上心肌在孕期的结构和功能的改变,其对缺血再灌注损伤的耐受如何值得探讨。本实验结果显示,孕鼠离体心肌对缺血再灌注损伤的耐受明显降低。分析其原因主要为离体心肌失去了机体代偿性的保护因子,随着离体时间的延长心肌损伤明显加重;同时由于心肌在孕期的代偿性改变使心肌在随后的离体缺血再灌注损伤适应性大大降低。实验结果说明瑞芬太尼预处理对孕鼠离体心肌缺血再灌注损伤有保护作用,能降低缺血再灌注心脏丙二醛、乳酸脱氢酶含量和心肌梗死面积,降低再灌注期左室舒张末压,增加左室收缩和舒张速率,增加冠脉流量。高浓度组比低浓度组具有更好的保护作用实验中显示使用常规麻醉剂量瑞芬太尼对离体心肌没有抑制作用。

阿片类药物预处理所产生的保护作用机制与缺血预处理相似[4～6]。阿片受体广泛存在于人体,研究证实阿片受体兴奋参与了预适应心肌保护,阿片类药物可以通过激动心脏上的阿片受体对缺血后的心脏产生保护用。虽然μ阿片受体是否存在心肌上存在很多争议[7,8],但是阿片类药物作用于δ、κ受体以及结合于可能存在于心脏神经或者心脏血管的内皮细胞上μ受体[9]和μ、δ受体之间的交叉作用[10]仍然提示可起到保护作用。瑞芬太尼是阿片受体激动剂,因此对心肌有保护作用。瑞芬太尼预适应心肌保护效应可能是通过阿片受体激活 ATP-敏感性钾通道[1,2]、抑制氧自由基的产生和缺血再灌时心肌细胞钙超载[2]或者作用于血管内皮细胞 μ阿片受体,促进内皮细胞释放一氧化氮(NO),NO可激活 PKC并开放 ATP-敏感性钾通道产生预适应效果。此外尚能增加缺血区的冠脉血流量,从而减少梗死面积[1]。

瑞芬太尼是一种新型的高度选择性的μ阿片受体激动剂,但它不只作用于μ阿片受体,同时也作用于δ和κ阿片受体,因此对阿片受体有更强的亲和力,对心肌缺血再灌注保护过程中起到更强的保护作用。实验显示出瑞芬太尼组电镜下心肌结构保持较好;反映心肌细胞破坏的酶 MDA、LDH量均较少,符合上述判断。但是在临床使用过程中,如果瑞芬太尼使用速度过快剂量过大也显示对心血管抑制过强的副用,表现为心率减慢,血压降低。在整体动物实验中,瑞芬太尼也表现出这些副作用。分析主要原因可能是一次用药剂量过快过大导致中枢迷走神经系统强烈兴奋以及瑞芬太尼高选择性的作用于μ受体引起心率减慢有关。离体心肌由于失去了机体中枢迷走神经系统的支配同时心肌上并不广泛存在有μ受体,心肌抑制效应应有所减弱或者消失,因此常规麻醉剂量的瑞芬太尼对大鼠离体心肌做功能力没有较大影响,本实验结果也证实没有心功能抑制,相反随着药物浓度的增大其保护作用随之增强,表现为酸脱氢酶(LDH)活性及心肌丙二醛(MDA)含量的降低及心功能的改善。

综上所述,孕鼠离体心肌对缺血再灌注损伤的耐受明显降低,而瑞芬太尼对孕鼠离体心肌缺血灌注的损伤有显著的保护作用,并随药物浓度的增加而保护作用增大,显示出量效关系。

[1] Kato R,Ross S,Foex P.Fentany l p rotects the heart against ischaemic injury via opioid receptors,adenosine A1 recep tors and KATP channel linked m echanism s in rats[J].Br JAnaesth,2000,84(2):204-214.

[2] Kato R,Foex P.Fentanyl reduces infarction but not stunning viadelta-opioid recep tors and p rotein kinase C in rats[J].Br JAnaesth,2000,84(5):608-614.

[3] 郑小璞,马爱群,牛常民,等.妊娠大鼠对急性心肌缺血损伤的反应及其机制[J].西安交通大学学报(医学版),2006,27(2):165-167.

[4] Sehultz JE,Gross GJ.Opioids and cardiop rotection[J].Pharmaco l Ther,2001,89(2):123-137.

[5] Gross GJ.Role of opioids in acute and delayed p reconditioning[J].JMo l Cell Cardio l,2003,35(7):709-718.

[6] Peart JN,G ross ER,G ross GJ. Opioid-induced p reconditioning:recentadvances and future perspec tives[J].Vascul Pharmacol,2005,42(5～6):211-218.

[7] W ang GY,W u S,Pei JM,et a l.Kappa but not delta opioid recep tots mediate efects o f ischemic p reconditioning on both infarct an darrhy thmia in rats[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2001,280(1):384-391.

[8] 张 野,陈志武.阿片受体在瑞芬太尼预适应对大鼠缺血后心脏保护中的角色[J].中国药理学通报,2006,22(2):220-223.

[9] Pugsley M K.The diverse mo lecu lar mechanism s responsible for the actions of opioids on the cardiovascu lar system[J].Pharmaco l Ther,2002,93(1):51-75.

[10] Sehultz JE,Rose E,Yao Z,et al.Evidence for involvement o f opioid recep tors in ischemie p reconditioning in rat hearts[J].Am J Physiol,1995,268(5Pt2):2157-2161.

Protective effects of rem ifentanil preconditioning onm yocardium against ischem ia-reperfusion in jury in pregnant rats

Department of Anesthesiology,Shenzhen M aternity and Child Healthcare Hospital o f Southern M edical University(Shenzhen 518028)
Wu M ingguang Li Yuantao Huang Xiaolei et al

Ob jective:To observe the tolerance o f the iso lated hearts o f p regnantm ice on ischem ia indoctrination injury and the protective effects of different concentrtion remifentanil pretreatment against pregnant ratsmyocardia l ischem ia reperfusion in jury.Methods:40 male SD rats were random ly divided into 4 groups,10 non-pregnantm ice w ere selected as control group.20 days after the pregnancy,30 pregnant ratsw ere random ly divided into 3 groups:no rem ifentanil preconditioning group (RF0group);low concentration rem ifentanil group(RF1group)and high concentration rem ifentanil group(RF2group).After anesthesia,thehearts w ere immediately removed out to establish the Langendorff isolated heart perfusion mode1.After 20m in of perfusion for stabilization in each group,the hearts of the contron l group and the no rem ifentanil preconditioning group w ere consistently perfused with K-H solution saturated with 95%O2and 5%CO2at 37℃.A fter being stabilization perfused for 20 min the heartsw ere subjected to 30m in global ischem ia by suspension of per fusion followed by 45 m in reperfusion.In the fentanyl p retreatment groups(FPC1,FPC2group)and rem ifentanil pretreatment group(RPC1,RPC2group),the hearts were perfused w ith 20 or 40μg/L fentanyl or rem ifentanil solution before ischem ia-reperfusion respec tively.The leftventricular systolic pressure(LV SP),left ventricu lar and diastolic p ressure(LVEDP)and coronary flow(CF)were monitored continuously.Coronary effluent w as collected from 15 m in of stabilization to 15m in of reperfusion for determ ination LDH activity.At the end of 45m in reperfusion,their hearts were removied for determination for myocardial MDA content and harvested for determ ination of myocardia l infarct size.A t the same time,the heart sections w ere observed to examine ultrastruc ture using electron m icroscopy.Results: At the end of 20min stabilization,activity of LV EDP,LV SPand LDHw ere not significantly changed in than those each group(P＞0.05).After reperfusion,LV EDP,LV SP recovered significantly better in the fentanyl p retreatment groups(FPC1,FPC2group)or rem ifentanil pretreatment group(RPC1,RPC2 group)than control group(C group)(P＜0.05).Themyocardial MDA content,LDH release were significantly lower than those in the fentany l p retreatment groups(FPC1,FPC2 group)or rem ifentanil pretreatment group(RPC1,RPC2group)(P＜0.05).Compared with the controlgroup(C group),the in farc t area w as significantly smaller,the m yocardia l u ltrastructure was w ell-p reserved in the fentany l p retreatmentgroups(FPC1,FPC2 group)or rem ifentanil p retreatm ent group(RPC1,RPC2 group)(P＜0.05).The higher concentration fentanyl or rem ifentanil solution had better cardioprotective effec ts than low er concentration solution.Compare with fentanyl,rem ifentanil had beter cardioprotective effects(P＜0.05).Conclusion: The tolerance of pregnant rat iso lated heart against ischem ic injury indoctrination are dec reased and rem ifentanil have dose-depended protective effects on m yocardial ischemia reperfusion o f iso lated m yocardial of pregnant rats.

M yocardial ischemia M yocardial reperfusion injury/d rug therapy Recep torμ recep tor agonist Model animal Rats

心肌缺血 心肌再灌注损伤 /药物疗法 受体,阿片样,μ受体激动剂 模型,动物 大鼠

R363

A

1000-7377(2011)01-0018-04

▲通讯作者

(收稿:2010-08-30)