牛磺酸预处理对大鼠心肌梗死的保护作用

2012-12-06陆克义李险峰吕吉元张明升刘慧荣

中国药理学通报 2012年5期

王洁，陆克义，李险峰，吕吉元，张明升，刘慧荣

(山西医科大学1.药理学教研室、2.第一临床医学院、3.生理学系，山西太原 030001)

冠状动脉闭塞引起的心肌缺血是缺血性心脏病中重要的致死原因，严重危害人类的健康。药物治疗在冠状动脉性心脏病的治疗中占有相当重要的位置，研发有效、无毒副作用的抗心肌缺血药物治疗冠状动脉性心脏病具有重要的意义。牛磺酸(taurine，Tau)是一种游离氨基酸，广泛存在于人及哺乳动物的组织细胞内，对维持机体的生理功能具有重要意义［1-2］。Tau是心脏中含量最多的游离氨基酸，占游离氨基酸总量的60%，大量的动物实验及临床研究证明［3-4］，Tau对心血管系统具有明显的保护作用。然而，牛磺酸对梗死心肌是否有保护作用报道较少。本文旨在通过经典的心肌梗死大鼠模型，探讨Tau预处理对其心肌的保护作用及其可能机制，为Tau在临床应用提供一定的实验依据。

1 材料与方法

1.1 药品及试剂牛磺酸(南京制药厂提供，配成5%水溶液待用);垂体后叶素(上海生物化学制药厂，批号:010525);0.9%氯化钠注射液(临汾云鹏药业有限公司，批号:0108130802)。心肌肌钙蛋白I(cTnI)检测试剂盒(美国Burlingame公司);肌酸激酶同工酶(CK-MB)检测试剂盒(上海玉兰生物技术研究所);超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)检测试剂盒(南京建成生物工程研究所);硝基四氮唑蓝(NBT)(Sigma公司)。

1.2 仪器计算机生物信号采集分析系统(MS2000);自动平衡微量离心机(LDZ40-0.8);小动物呼吸机(DH-150)。

1.3 实验动物与分组 40只健康♂Wistar大鼠(由山西医科大学动物中心提供，合格证号为医动字第070101)，体质量210 g～230 g，随机分为5组，每组8只。模型组(Model，MOD):每只动物腹腔注射生理盐水5 ml·kg-1，连续3 d，于末次注射30 min后结扎冠状动脉左前降支造模。伪手术组(Control，CON):不结扎冠状动脉，其他与模型组相同。Tau低剂量组(T1组):每只动物腹腔注射Tau 100 mg·kg-1，连续3 d，于末次给药30 min后结扎冠状动脉。Tau中剂量组(T2组):每只动物腹腔注射Tau 200 mg·kg-1，连续3 d，于末次给药30 min后结扎冠状动脉。Tau高剂量组(T3组):每只动物腹腔注射Tau 400 mg·kg-1，连续3 d，于末次给药30 min后结扎冠状动脉。

1.4 方法

1.4.1 心肌梗死模型的制备 Wistar大鼠腹腔注射1%戊巴比妥钠40mg·kg-1麻醉，颈部至剑突去毛，分离气管，连接麻醉呼吸机，开胸后进行辅助呼吸。呼吸频率16～18次/min，吸气/呼气比为1∶2，潮气量350～550 ml。在大鼠胸骨左缘第3、4肋间开胸暴露心脏，轻压挤出心脏，剪开心包膜，用5/0号细线结扎冠状动脉左前降支起始端，迅速将心脏放回胸腔，排出空气，闭胸。

1.4.2 心功能测定将各组大鼠麻醉后仰卧固定，分离右侧颈总动脉，将充满肝素生理盐水的导管逆行插至左心室，通过MS2000计算机生物信号采集分析系统实时记录左心血流动力学参数:左室压(LVDP)、左室压力升高最大速率(+dp/dtmax)及左室压力下降最大速率(-dp/dtmax)。

1.4.3 血清学指标检测各组大鼠于造模后3 h，麻醉状态下从腹主动脉取血3 ml，将血液常温静置30 min后3 000转离心10 min，取上清液放入-20℃冰箱待测。参照试剂盒说明操作，采用ELISA法检测 cTnI、CK-MB、SOD 和 MDA。

1.4.4 心肌梗死面积测定采用NBT(Nitro blue tetrazolium，硝基四氮唑蓝)染色法测定心肌梗死面积。各组大鼠于造模后3 h，麻醉下迅速取心脏，放入生理盐水中冲洗，仔细去除两侧心房、大静脉及右心室，垂直于左室长轴，将左心室切成厚度均匀的六片，放入1%的NBT-Tris(三羟甲基氨基甲烷)溶液(pH=7.4)中，37℃水浴5～10 min。正常心肌染为暗蓝色，梗死区心肌则不染色。用BI2000图像分析软件测定心肌梗死面积占总面积的百分比，即梗死面积百分比=(心肌梗死面积之和/心肌总面积之和)×100%。

2 结果

2.1 不同剂量Tau预处理对心功能的影响与对照组比较，模型组大鼠左室心功能 LVDP、+dp/dtmax、-dp/dtmax均明显降低，差异均有统计学意义。与模型组比较，Tau中、高剂量组LVDP、+dp/dtmax、-dp/dtmax均明显升高，差异均有统计学意义;而与Tau中剂量组比较，Tau高剂量组对心功能LVDP、+dp/dtmax、-dp/dtmax的促进作用进一步增强，表明Tau中、高剂量组均可以增加心功能指标，且存在剂量依赖性。见Tab 1。

Tab 1 Effects of Tau in different doses on myocardial function in cardiac infarction rats by coronary artery ligature(±s，n=8)

＊＊P＜0.01 vs CON;#P＜0.05 vs MOD;△P＜0.05 vs T2

Group LVDP/kPa+dp/dtmax/kPa·s-1-dp/dtmax/kPa·s -1 CON 21.35±2.16 88.56±2.33 91.83±3.49 MOD 15.35±2.01＊＊ 58.63±3.16＊＊ 68.43±4.01＊＊T1 14.31±1.68 53.44±4.01 66.13±5.92 T2 17.31±1.05# 70.22±2.89# 76.77±4.11#T3 19.21±1.39#△ 82.12±6.03#△ 88.26±3.17#△

2.2 不同剂量Tau预处理对血清cTnI和CK-MB值的影响与对照组比较，模型组大鼠血清cTnI和CK-MB值明显升高，差异均有统计学意义;与模型组比较，Tau低、中、高剂量组的血清cTnI和CK-MB值出现明显的降低，差异均有统计学意义。而与Tau低剂量组比较，Tau中剂量组对血清 cTnI和CK-MB值的抑制作用进一步增强;与Tau中剂量组比较，Tau高剂量组对血清cTnI和CK-MB值的抑制作用进一步增强，表明Tau低、中、高剂量组均可以抑制梗死心肌血清cTnI和CK-MB值增高，且存在剂量依赖性。见Tab 2。

2.3 不同剂量Tau预处理对心肌梗死面积的影响与对照组比较，模型组大鼠心肌梗死面积明显增大，差异均有统计学意义。与模型组比较，Tau低剂量、中剂量、高剂量组的梗死面积出现明显的缩小，差异均有统计学意义。而与Tau低剂量组比较，Tau中剂量组能进一步减少心肌梗死面积;与Tau中剂量组比较，Tau高剂量组亦能进一步减少心肌梗死面积，表明Tau低、中、高剂量组均可以抑制心肌梗死面积的增大，且存在剂量依赖性。见Tab 3。

Tab 2 Effects of Tau in different doses on serum cTnI and CK-MB activities in cardiac infarction ratsby coronary artery ligature(±s，n=8)

＊＊P＜0.01 vs CON;##P ＜0.01 vs MOD;△P ＜0.05，△△P ＜0.01 vs T1;☆☆P＜0.01 vs T2

Group cTnI/μg·L-1 CK-MB/U·L -1 CON 0.27±0.11 81.17±17.21 MOD 26.33±4.93＊＊ 182.33±24.46＊＊T1 10.50±1.87## 131.16±24.39##T2 5.00 ±1.41##△△ 121.17 ±20.84##△T3 2.83±0.75##☆☆ 92.83±11.11##☆☆

Tab 3 Effects of Tau in different doses on percentage of infarct size in cardiac infarction rats by coronary artery ligature(±s，n=8)

＊＊P＜0.01 vs CON;##P＜0.01 vs MOD;△△P＜0.01 vs T1;☆P＜0.05 vs T2

Group Infarction size/%CON 2.08±0.26 MOD 37.99±3.05＊＊T1 24.42±2.20##T2 15.41 ±1.09##△△T3 12.25±1.35##☆

2.4 不同剂量Tau预处理对血清SOD、MDA活力的影响与对照组比较，模型组大鼠血清SOD活性明显下降、MDA含量明显升高，差异具有统计学意义;与模型组比较，Tau低、中、高剂量组血清SOD活性上升及MDA含量下降差异均有统计学意义。与Tau低剂量组比较，Tau中剂量组血清SOD活性上升、MDA含量下降，差异均有统计学意义;与Tau中剂量组比较，Tau高剂量组血清SOD活性上升、MDA含量下降，差异均有统计学意义，表明Tau低、中、高剂量组均可以升高血清SOD活性、降低血清MDA含量，且存在剂量依赖性。

Tab 4 Effects of Tau in different doses on SOD activity and MDA content in cardiac infarction rats by coronary artery ligature(±s，n=8)

＊＊P＜0.01 vs CON;#P＜0.05，##P＜0.01 vs MOD;△P＜0.05 vs T1;☆P ＜0.05 vs T2

Group SOD/kU·L-1 MDA/μmol·L -1 CON 133.11±17.38 2.32±0.54 MOD 81.42±9.21＊＊ 9.31±1.57＊＊T1 95.23±9.39# 7.31±1.22#T2 112.69 ±11.35##△ 5.18 ±1.09##△T3 123.21±12.20##☆ 3.87±0.69##☆

3 讨论

人体内Tau大多分布在细胞内，人体主要依靠从食物中摄取Tau来满足机体需要，研究表明其是体内重要的内源性抗损伤物质［5］。本实验采用大鼠心肌梗死模型，观察Tau预处理对心肌梗死大鼠的心功能、血清酶学及自由基清除能力的影响。

在评价心功能的指标中，常用LVDP及±dp/dtmax来反映左心室收缩功能，用-dp/dtmax反映心肌舒张性能的指标。在本实验中大鼠心肌梗死后LVDP、±dp/dtmax均明显降低，提示其心脏收缩和舒张功能受损;给予中、高剂量Tau组可提高心肌梗死后LVDP、±dp/dtmax水平，而低剂量Tau对梗死后心功能无明显影响，表明足量Tau可改善心肌梗死后心脏收缩及舒张功能。

cTnI及CK-MB是急性心肌梗死诊断指标之一［6］。CK-MB在一定程度上能反映心肌损伤程度，并非心脏特有，也存在于骨骼肌、胃肠道平滑肌等心外组织的胞质中，缺乏心肌特异性。心肌肌钙蛋白含有3种成分 (cTnI、cTnT、cTnC)，其中 cTnI是心肌纤维高特异性的调节蛋白，是心肌损伤敏感且特异的血清标志物。目前，临床上常联合检测cTnI和CK-MB作为判断心肌细胞损伤的指标［7-8］。组织解剖学上心肌梗死面积是观察心肌损伤的直接依据。本实验中，我们采用经典的结扎冠状动脉心肌梗死模型，发现心肌梗死后血清学cTnI、CK-MB值及心肌梗死面积的变化呈平行关系，结扎冠状动脉前30 min腹腔注射Tau 100、200及400 mg·kg-1均可明显降低血清cTnI、CK-MB值及心肌梗死面积，证实了Tau具有心肌保护作用。

MDA是氧自由基破坏生物膜发生脂质过氧化反应的最终产物，SOD是一种存在于细胞中的抗氧化酶，它可清除超氧阴离子，对缺血心肌具有一定保护作用。研究表明［9-10］，MDA、SOD值高低间接反映了机体清除氧自由基的能力。本实验结果显示，不同剂量Tau预处理均可升高SOD活性，降低MDA含量，提示Tau可通过增强机体清除氧自由基的能力，减轻细胞膜脂质过氧化损伤，发挥保护作用。

由此可见，Tau预处理对大鼠梗死心肌有保护作用，且具有一定的剂量依赖性，其保护机制可能与减少自由基生成，减轻细胞膜脂质过氧化损伤有关，其他机制有待进一步深入研究。

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