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高压干燥保存移植心脏机制的实验研究

2016-03-01黄成锋郑少忆郭惠明陈寄梅

中国全科医学 2016年9期
关键词:移植物周龄空白对照

张 瑞,黄成锋,李 潇,郑少忆,郭惠明,陈寄梅,庄 建,朱 平

·全科医生技能发展·

高压干燥保存移植心脏机制的实验研究

张 瑞,黄成锋,李 潇,郑少忆,郭惠明,陈寄梅,庄 建,朱 平

目的 探索一种全新的器官保存方式——高压干燥保存,并通过检测炎性因子水平探讨该方式优于目前常用的浸泡保存方式的可能作用机制。方法 2014年12月—2015年8月选取SPF级C57BL/6小鼠60只,其中4~6周龄供体小鼠36只,6~8周龄受体小鼠24只。供体小鼠采用随机数字表法分为空白对照组、组氨酸-色氨酸-酮戊二酸盐液(HTK液)浸泡保存组、高压干燥保存组,每组12只。受体小鼠采用随机数字表法分为HTK液浸泡保存受体组、高压干燥保存受体组,每组12只。空白对照组仅取供心,不做移植;HTK液浸泡保存组供心浸泡于HTK液中;高压干燥保存组供心悬挂并置于高压气体罐中(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa)。移植后2 h,对比观察HTK液浸泡保存受体组、高压干燥保存受体组供心复跳率及供心移植物功能评分。移植后24 h,采用荧光实时定量-聚合酶链式反应(RT-PCR)法检测3组供体小鼠心肌细胞肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素(IL)1β、IL-6、IL-10、细胞间黏附分子1(ICAM-1)表达水平及心肌细胞凋亡指数。结果 高压干燥保存受体组小鼠供心复跳率高于HTK液浸泡保存受体组〔83.3%(10/12)与25.0%(3/12),P=0.012〕。高压干燥保存受体组小鼠供心移植物功能评分高于HTK液浸泡保存受体组〔3.5(1.0)分与1.3(0.5)分,Z=-3.447,P<0.01〕。HTK液浸泡保存组和高压干燥保存组小鼠心肌细胞TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、ICAM-1表达水平高于空白对照组(P<0.05);HTK液浸泡保存组小鼠心肌细胞TNF-α、IL-1β、IL-6、ICAM-1表达水平高于高压干燥保存组(P<0.05);高压干燥保存组小鼠心肌细胞IL-10表达水平高于HTK液浸泡保存组(P<0.05)。空白对照组、HTK液浸泡保存组、高压干燥保存组小鼠心肌细胞凋亡指数分别为(1.36±0.30)%、(14.18±4.75)%、(6.61±1.06)%,差异有统计学意义(F=62.963,P<0.05);HTK液浸泡保存组、高压干燥保存组小鼠心肌细胞凋亡指数高于空白对照组(P<0.05);HTK液浸泡保存组小鼠心肌细胞凋亡指数高于高压干燥保存组(P<0.05)。结论 氧气和一氧化碳(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa)的高压干燥环境通过抗凋亡和减轻炎性损伤作用,对供心有保护作用,促进移植后供心功能恢复,有效延长供心保存时间。

器官保存;器官保存液;氧;一氧化碳;心肌再灌注损伤;肿瘤坏死因子α;白细胞介素类

张瑞,黄成锋,李潇,等.高压干燥保存移植心脏机制的实验研究 [J].中国全科医学,2016,19(9):1107-1112.[www.chinagp.net]

Zhang R,Huang CF,Li X,et al.Experimental research of the mechanism of preservation for cardiac transplantation in dry environment with high air pressure[J].Chinese General Practice,2016,19(9):1107-1112.

心脏移植是终末期心脏疾病与不可矫治先天性心脏病患者的首选[1-2],从国内外心脏移植的现状来看,供心来源缺乏制约了心脏移植的进展,延长供心保存时间有助于解决这一问题,但必须是安全有效的供心保存,因为这是心脏移植成功的先决条件[3]。绝大多数临床移植中心采用单纯低温浸泡方式保存供心[4],组氨酸-色氨酸-酮戊二酸盐液(histidine-tryptophan-ketoglutarate solution,HTK液)是一种应用广泛的细胞内液型保存液[3,5],被用于临床上供心的保存[6],保存时间限制在 6 h以内[7-8]。Yoshida等[9]日本学者将大鼠供心保存在高压干燥环境中,在保证较高复跳率的情况下显著延长了供心保存时间。但其研究仅停留在现象观察阶段,未进行生物学方面的检测。近年来对高压干燥保存的研究几近空白。本研究在日本学者研究[9]的基础上,比较高压干燥保存与HTK液浸泡保存16 h移植后供心复跳率、移植后2 h供心移植物功能评分、移植后24 h供体小鼠心肌细胞炎性因子肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素(IL)1β、IL-6、IL-10、细胞间黏附分子1(ICAM-1)表达水平及心肌细胞凋亡指数,得出氧气(O2)和一氧化碳(CO)(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa)的高压干燥混合气体保存方式在保存16 h时优于HTK液浸泡保存方式,并对其产生心肌保护作用的可能机制做一探讨。

1 材料与方法

1.1 实验动物与分组 2014年12月—2015年8月选取SPF级C57BL/6小鼠60只,雄性。其中供体小鼠36只,体质量19~24 g、平均体质量(21±2)g,4~6周龄、平均(5.0±0.8)周龄;受体小鼠24只,体质量26~33 g、平均体质量(29±2)g,6~8周龄、平均(6.9±0.8)周龄。均购自中山大学实验动物中心。供体小鼠采用随机数字表法分为3组,空白对照组12只,体质量19~24 g、平均体质量(21±2)g,4~6周龄、平均(4.9±0.8)周龄;HTK液浸泡保存组12只,体质量14~24 g、平均体质量(21±2)g,4~6周龄、平均(5.0±0.9)周龄;高压干燥保存组12只,体质量19~24 g、平均体质量(21±2)g,4~6周龄、平均(5.0±0.9)周龄;3组小鼠体质量、周龄比较,差异均无统计学意义(F=0.200、0.040,P=0.820、0.961)。受体小鼠采用随机数字表法分为两组,HTK液浸泡保存受体组12只,体质量26~33 g、平均体质量(29±2)g,6~8周龄、平均(6.8±0.8)周龄;高压干燥保存受体组12只,体质量26~33 g、平均体质量(29±2)g,6~8周龄、平均(6.8±0.9)周龄;两组小鼠体质量、周龄比较,差异均无统计学意义(t=-0.141、-0.251,P=0.889、0.804)。

本研究创新点:

日本学者首创器官高压干燥保存方式,本实验在日本学者研究的基础上,以高压干燥保存方式保存供心,高压是将供心保存在2 000 hPa(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa)环境的高压气体罐内,干燥保存主要是指供心的离水保存,相对于传统的器官完全浸入保存液中的保存方法,供心是以非浸泡方式保存的,供心暴露于气体中,通过减少水分及气体环境抑制来追求保存效果。目前国内多数针对一氧化碳(CO)对供心保护作用的研究采用化学药物体内诱导的方法,常见的是利用二氯甲烷(MC)等诱导剂喂食小鼠,促进小鼠体内内源性CO形成,从而研究CO在心脏移植方面的作用。本研究高压气体灌内高压的维持采用的气体组成选择的是O2+CO模式,O2和CO维持在一个动态平衡状态,CO有抗炎抗细胞凋亡的作用,外源性CO直接作用于供心,达到抑制心肌细胞凋亡和减轻炎性损伤的效果。

1.2 供心切取方式及保存方法 供体小鼠术前均不禁食、禁水,称体质量后,采用5%水合氯醛(0.1 ml/10 g)腹腔注射麻醉,麻醉成功后将小鼠仰卧位固定于手术台上。手术区用1%活力碘消毒备皮。供心切取于16倍双人双目手术显微镜下(购于苏州医疗仪器有限公司)进行,供心切取参考文献[10]。空白对照组分离后的供心不做处理直接送检,HTK液浸泡保存组分离后的供心浸泡于15 ml HTK液中,置于4 ℃冰箱保存16 h,高压干燥保存组分离后的供心置于4 ℃高压气体罐内(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa)保存16 h。高压气体罐购于日本国立成育心血管病研究中心,供心的下方放一装有15 ml纯净水的烧杯,用以维持高压气体罐内湿度(见图1)[11]。

注:供心内灌满重碳酸盐缓冲液(KH液),悬挂置于高压气体罐中,高压气体罐中注入高压气体(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa),罐内放一烧杯使其保持一定湿度,避免过度干燥导致心肌细胞死亡

图1 高压干燥保存组小鼠供心保存示意图

Figure 1 Sketch map of mice donor hearts in high pressure dry preservation group

1.3 供心异位移植术 受体小鼠按上述同样的方法麻醉并固定备皮消毒,参考文献[12]行腹部异位心脏移植术(于16 倍双人双目手术显微镜下进行),将处理后的供心移植于受体小鼠腹部。利用10-0尼龙线分别将供心的升主动脉与受体小鼠的腹主动脉、供心的肺动脉与受体小鼠的下腔静脉做端侧吻合,吻合期间注意更换供心表面覆盖的冰纱块,防止吻合过程中供心心肌细胞损伤。吻合完毕后松开血管夹恢复血流,观察各组供心复跳率。移植后2 h,记录各组供心移植物功能评分,评分标准[11]:(1)心室收缩强度:无 0分,弱 1分,强 2分;(2)颜色:暗 0分,偏暗 1分,粉红 2分;(3)硬度:僵硬 0分,柔软 1分。各项分数相加,总分0分提示供心无功能,5分提示供心功能佳。观察完毕后缝合皮肤。

1.4 移植术后处理 术毕,肌肉注射青霉素50 U/10 g 1次。受体小鼠独笼饲养、保暖。所有受体小鼠继续饲养在SPF级屏障环境中,普通颗粒饲料喂养,饲料跟饮水经过严格消毒,置于饲养笼笼顶,自由取食,饲养24 h,期间受体小鼠均存活,无一死亡。24 h后5%水合氯醛(0.1 ml/10 g)腹腔注射麻醉,仰卧位固定,1%活力碘消毒颈部,剪开受体小鼠颈部切口,完整暴露颈部供心,将供心完整取出。

1.5 检测项目

1.5.1 荧光实时定量-聚合酶链式反应(RT-PCR)法检测TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10和ICAM-1的表达水平 空白对照组供心不经保存直接送检,HTK液浸泡保存组和高压干燥保存组移植术后24 h,取供心心肌细胞行RT-PCR。按试剂盒说明书提取心肌细胞总RNA,将提取的总RNA用于后续的反转录实验。反转录步骤严格按TaKaRa PrimeScriptTMⅡ 1st Strand cDNA Synthesis Kit(D6210A)试剂盒说明书进行,反应体系的配制、反应参数等均按TaKaRa SYBR Premix Ex Taq Ⅱ(Perfect Real Time)试剂盒说明书进行,RT-PCR 的扩增曲线和溶解曲线应用Bio-Rad CFX96 Real-Time PCR System的操作方法进行。引物设计见表1。PCR反应条件均为:95 ℃ 预变性10 min;95 ℃变性10 s,60 ℃退火20 s,72 ℃延伸30 s的条件下循环44次;94 ℃保温1 min后制作熔点曲线,确定扩增产物的特异性。RT-PCR法检测TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、ICAM-1 mRNA和对应β-actin mRNA的Ct值,每个样品均做复孔以减少操作误差。运用Bio-Rad CFX96 Real Time PCR仪配套的Bio-Rad CFX Manager Software 1.6数据分析软件,采用2-ΔΔCt法进行数据分析。

表1 引物设计

注:TNF-α=肿瘤坏死因子α,IL-1β=白介素1β,IL-6=白介素6,IL-10=白介素10,ICAM-1=细胞间黏附分子1

1.5.2 心肌组织病理学检查 空白对照组直接取供心心尖部组织10 mm×10 mm×5 mm,HTK液浸泡保存组、高压干燥保存组于移植后24 h,取供心心尖部组织10 mm×10 mm×5 mm,10%甲醛溶液固定,石蜡包埋,苏木素-伊红染色,光学显微镜下观察心肌细胞结构变化。

1.5.3 心肌细胞凋亡指数检测 取3组供体小鼠的心脏组织(约150 mg),制作成心肌石蜡切片,TUNEL染色法染色,细胞核及核膜被染成棕褐色。每组切片放大400倍,随机选取10个高倍镜视野,计数凋亡细胞核及心肌细胞总数,并计算心肌细胞凋亡指数(心肌细胞凋亡指数=凋亡细胞核/心肌细胞总数×100%),求平均值。

2 结果

2.1 供心复跳率比较HTK液浸泡保存受体组小鼠供心复跳率为25.0%(3/12),高压干燥保存受体组小鼠供心复跳率为83.3%(10/12)。高压干燥保存受体组小鼠供心复跳率高于HTK液浸泡保存受体组,差异有统计学意义(P=0.012)。

2.2 供心移植物功能评分比较 移植后2h,HTK液浸泡保存受体组小鼠供心移植物功能评分为〔1.3(0.5)〕分,高压干燥保存受体组小鼠供心移植物功能评分为〔3.5(1.0)〕分。高压干燥保存受体组小鼠供心移植物功能评分高于HTK液浸泡保存受体组,差异有统计学意义(Z=-3.447,P<0.01)。

2.3TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、ICAM-1表达水平比较 3组心肌细胞TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、ICAM-1表达水平比较,差异均有统计学意义(P<0.01);其中HTK液浸泡保存组和高压干燥保存组心肌细胞TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、ICAM-1表达水平高于空白对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);高压干燥保存组小鼠心肌细胞TNF-α、IL-1β、IL-6、ICAM-1表达水平低于HTK液浸泡保存组,差异均有统计学意义(P<0.05);高压干燥保存组心肌细胞IL-10表达水平高于HTK液浸泡保存组,差异有统计学意义(P<0.05,见表2)。

2.4 心肌组织病理学观察结果 光学显微镜下,空白对照组心肌细胞间界限清晰,细胞核形态正常,细胞质染色均匀,HTK液浸泡保存组和高压干燥保存组心肌细胞较空白对照组有明显改变,两组均可见心肌细胞水肿变形、排列紊乱以及炎细胞浸润,与HTK液浸泡保存组相比,高压干燥保存组病理损伤较轻(见图2,本文图2、3彩图见本刊官网www.chinagp.net电子期刊相应文章附件)。

2.5 心肌细胞凋亡指数 光镜下,空白对照组心肌细胞呈均一的淡染,未见异常细胞核。TUNNEL标记的阳性细胞细胞核呈褐色,HTK液浸泡保存组可见大量褐色阳性凋亡细胞,与高压干燥保存组相比明显增加(见图3)。空白对照组、HTK液浸泡保存组、高压干燥保存组心肌细胞凋亡指数分别为(1.36±0.30)%、(14.18±4.75)%、(6.61±1.06)%,差异有统计学意义(F=62.963,P<0.05);HTK液浸泡保存组、高压干燥保存组心肌细胞凋亡指数高于空白对照组,差异有统计学意义(P<0.05);高压干燥保存组心肌细胞凋亡指数低于HTK液浸泡保存组,差异有统计学意义(P<0.05)。

注:HTK液=组氨酸-色氨酸-酮戊二酸盐液

图2 各组心肌组织病理学观察结果(HE染色)

Figure2Morphologyobservingresultsofcardiacmuscletissueineachgroup

表2 3组心肌细胞TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、ICAM-1表达水平比较

注:与空白对照组比较,aP<0.05;与HTK液浸泡保存组比较,bP<0.05;HTK液=组氨酸-色氨酸-酮戊二酸盐液

图3 各组心肌细胞凋亡结果(TUNNEL染色,×400)

3 讨论

目前,临床上常用单纯低温浸泡保存的方法保存供心[3],供心的保存时间一般限制在6 h之内[7-8]。自然界中一些生物体通过减少体内水分降低新陈代谢率来适应像干燥或低温的极端环境,该现象特征之一是细胞中部分游离水减少而结合水保留,从而降低新陈代谢率[9]。日本学者Yoshida等[9]认为,组织或细胞结构未受损且其内结合水不受影响的情况下,游离水的减少可以降低新陈代谢率从而延长供心保存时间,基于此,其进行了一系列的研究,发现将大鼠供心悬挂暴露于高压(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa)环境中保存24 h,移植后供心复跳率可达80%。本研究在日本学者研究[9]的基础上,将小鼠供心悬挂于高压(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa)环境中保存16 h,并与HTK液浸泡保存进行对比,进行生物学指标的检测,得出在保存16 h后,高压干燥保存组供心复跳率为83.3%,高于日本学者[9]的结果,HTK液浸泡保存组供心复跳率为25.0%。移植后2 h,高压干燥保存受体组小鼠供心移植物功能评分高于HTK液浸泡保存受体组,高压干燥保存组移植后24 h供心HE染色心肌组织病理改变及TUNNEL染色心肌细胞凋亡情况均较HTK液浸泡保存组轻,这在一定程度上说明,在O2和CO的高压(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa)干燥环境中保存供心,能够减少供心在冷缺血过程中心肌细胞的坏死,促进移植后供心功能的恢复。心肌缺血再灌注损伤是指心肌血液供应阻断,心肌得到血液再灌注后,心肌细胞损伤反而加重的现象[13]。心肌缺血再灌注过程中炎性反应是重要的致病机制之一[14]。炎性因子的释放和炎性细胞的聚集是炎性反应的关键步骤。TNF-α是创伤后机体最早产生的多功能细胞因子之一,对毛细血管有直接毒性,可以加重外周白细胞浸润和心肌细胞水肿[15],TNF-α可激活核因子(NF)-κB,活化的NF-κB反过来可进一步诱导大量炎性因子的释放,包括IL-1(IL-1包括IL-1α和IL-1β两种形式)、IL-6和ICAM-1[14]。IL-1β水平升高可降低心肌收缩力,加重缺血组织炎性反应及心肌缺血再灌注损伤。IL-6为白细胞和内皮细胞产生的重要的炎性递质,是炎性反应的枢纽,IL-6的大量产生与心肌损伤程度呈正相关[16]。ICAM-1通过CD11/CD18-ICAM-1机制,使中性粒细胞渗入缺血区心肌组织,引发氧自由基释放、阻塞微血管和分泌蛋白水解酶扩展心肌细胞损伤[17]。在体内同时存在与促炎反应相对应的抗炎反应,降低炎性因子水平可减轻心肌缺血再灌注损伤[18]。IL-10主要由Th细胞产生,为重要内源性抗炎因子,具有多功能、多细胞源性,可抑制TNF-α、IL-1和IL-6的产生[19-20],从而发挥抗炎作用,减轻心肌缺血再灌注损伤。本实验RT-PCR法检测结果显示,经16 h保存的HTK液浸泡保存组和高压干燥保存组心肌细胞TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、ICAM-1表达水平均较未经保存的空白对照组明显升高,高压干燥保存组TNF-α、IL-1β、IL-6、CAM-1表达水平较HTK液浸泡保存组降低,IL-10表达水平较HTK液浸泡保存组升高。有研究指出,细胞凋亡是心肌缺血再灌注损伤的主要机制之一[21-22]。Abbate等[23]研究指出,细胞凋亡与心肌缺血再灌注损伤持续时间长短相关。本实验TUNNEL染色结果显示,空白对照组供心未经保存不做处理直接送检,TUNNEL染色未见凋亡细胞,经16 h保存的供心心肌细胞均可见数量不等的凋亡细胞,高压干燥保存组凋亡细胞少于HTK液浸泡保存组。结合本实验的供心复跳率结果和供心移植物功能评分结果,高压干燥保存组供心复跳率及供心移植物功能评分均高于HTK液浸泡保存组,炎性指标变化情况以及TUNNEL染色检测的细胞凋亡情况与移植后供心功能的恢复情况一致,这些结果说明,炎性反应和细胞凋亡在心肌缺血再灌注损伤过程中发挥着重要作用,高压干燥保存可能通过下调促炎因子水平、上调抗炎因子水平,抑制炎性反应以及减轻细胞凋亡来发挥细胞保护作用,从而减轻供心心肌缺血再灌注损伤。

本实验应用的高压干燥保存方式应用到CO气体,近年来的研究表明,外源性CO存在抗炎、抗氧化和抑制细胞凋亡的作用[24]。结合本实验的炎性因子表达水平及TUNNEL染色结果,推测外源性CO发挥了重要的细胞保护作用。CO可以降低促炎因子IL-6、TNF-α、IL-1β的表达水平、上调抗炎因子IL-10的表达水平以及抑制中性粒细胞聚集减轻心肌缺血再灌注损伤[18,25-26]。外源性CO亦可以降低脓毒症小鼠小肠中ICAM-1的表达水平[27]。Akamatsu等[28]研究表明,取供心前将供体小鼠放入CO浓度为400 ppm的环境中,同时在保存过程中将供心浸泡在含有1%CO的UW液中,能明显减少供心的冷缺血再灌注损伤,明显减少供心心肌细胞及内皮细胞凋亡。目前国内多数针对CO对供心保护作用的研究采用化学药物诱导的方法,常见的有利用二氯甲烷(methylene chloride,MC)等诱导剂喂食小鼠促进其体内内源性CO的生成,从而研究CO在心脏移植方面的作用,与其他研究不同,本实验将供心直接暴露在富含CO的高压干燥环境中,由于离体后的缺血条件,CO直接作用于供心,更有效地发挥抗炎和抗凋亡的作用。

综上所述,高压(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa)干燥保存方式是一种有效的供心保存方法,该方法通过CO作用于心肌细胞,发挥抗炎、抗凋亡的心肌细胞保护作用,有效减轻供心心肌缺血再灌注损伤,在保存16 h时间段,该方式优于传统的HTK液浸泡保存方式,但对于具体的机制调控方面尚不明确,因此拟进一步探索CO具体的调控通道,并尝试通过不同的模型对高压干燥保存组供心移植后心功能、供心能量代谢以及氧化应激指标进行检测,更全面地反映高压干燥保存方式的作用及机制,并逐步扩展到大动物实验以及临床研究。

作者贡献:张瑞进行实验设计与实施、资料收集整理、撰写论文、成文并对文章负责;黄成锋、李潇进行实验实施、评估、资料收集;郑少忆、郭惠明、陈寄梅、庄建、朱平进行质量控制及审校。

本文无利益冲突。

[1]Saidi RF,Hejazii Kenari SK.Challenges of organ shortage for transplantation:solutions and opportunities[J].Int J Organ Transplant Med,2014,5(3):87-96.

[2]Thrush PT,Hoffman TM.Pediatric heart transplantation-indications and outcomes in the current era[J].J Thorac Dis,2014,6(8):1080-1096.

[3]Latchana N,Peck JR,Whitson B,et al.Preservation solutions for cardiac and pulmonary donor grafts:a review of the current literature[J].J Thorac Dis,2014,6(8):1143-1149.

[4]莫安胜,林辉.心脏移植供心保存的研究进展[J].微创医学,2010,5(5):489-492.

[5]Pokorny H,Rasoul-Rockenschaub S,Langer F,et al.Histidine-tryptophan-ketoglutarate solution for organ preservation in human liver transplantation-a prospective multi-centre observation study[J].Transpl Int,2004,17(5):256-260.

[6]Mühlbacher F,Langer F,Mittermayer C.Preservation solutions for transplantation[J].Transplant Proc,1999,31(5):2069-2070.

[7]Jahania MS,Sanchez JA,Narayan P,et al.Heart preservation for transplantation:principles and strategies[J].Ann Thorac Surg,1999,68(5):1983-1987.

[8]Wei J,Chang CY,Chuang YC,et al.Successful heart transplantation after 13 hours of donor heart ischemia with the use of HTK solution:a case report[J].Transplant Proc,2005,37(5):2253-2254.

[9]Yoshida Y,Hatayama N,Seki K.Study on the preservation with CO(PCO=200-2,000 hPa),resuscitation,and heterotopic transplantation of an isolated rat heart[J].Cell Transplant,2009,18(5):535-540.

[10]Cheng F,Gu XD,Xiang JB,et al.A model of cervical heterotopic heart transplantation in mice by modified Cuff technique[J].Journal of Fudan University(Medical Sciences),2008,35(6):919-921.(in Chinese) 程峰,顾晓冬,项建斌,等.改良Cuff技术建立小鼠颈部异位心脏移植模型[J].复旦学报:医学版,2008,35(6):919-921.

[11]Huang S,Zhao MY,Fu Q,et al.Efficacy of high-pressure mixed gas preservation of mouse hearts for transplantation subjected to cold ischemia and reperfusion injury[J].South China Journal of Cardiovascular Diseases,2015,21(4):549-555.(in Chinese) 黄帅,赵明一,富旗,等.高压干燥保存对小鼠供心冷缺血再灌注损伤的影响[J].岭南心血管病杂志,2015,21(4):549-555.

[12]Huang JJ,Zhao MY,Zheng SY,et al.Effect of carbon monoxide preservation solution on heterotopic transplantation of isolated heart in mice[J].South China Journal of Cardiovascular Diseases,2014,20(3):372-376,382.(in Chinese) 黄晶晶,赵明一,郑少忆,等.一氧化碳气体干燥保存法对小鼠心脏保存效果的实验研究[J].岭南心血管病杂志,2014,20(3):372-376,382.

[13]Zhou T,Chuang CC,Zuo L.Molecular characterization of reactive oxygen species in myocardial ischemia-reperfusion injury[J].Biomed Res Int,2015,2015:864946.

[14]Steffens S,Montecucco F,Mach F.The inflammatory response as a target to reduce myocardial ischaemia and reperfusion injury[J].Thromb Haemost,2009,102(2):240-247.

[15]Wu LE,Chen J.Tumor necrosis factor-α and cerebral ischemia-reperfusion injury [J].International Journal of Cerebrovascular Diseases,2009,17(1):60-62.(in Chinese) 吴丽娥,陈金.肿瘤坏死因子-α与脑缺血再灌注损伤[J].国际脑血管病杂志,2009,17(1):60-62.

[16]Moore CM,Desborough JP,Powell H,et al.Effects of extradural anaesthesia on interleukin-6 and acute phase response to surgery[J].Br J Anaesth,1994,72(3):272-279.

[17]Sun B,Fan H,Honda T,et al.Activation of NF kappa B and expression of ICAM-1 in ischemic-reperfused canine myocardium[J].J Mol Cell Cardiol,2001,33(1):109-119.

[18] Ozaki KS,Kimura S,Murase N.Use of carbon monoxide in minimizing ischemia/reperfusion injury in transplantation[J].Transplant Rev(Orlando),2012,26(2):125-139.

[19]Sheeran P,Hall GM.Cytokines in anaesthesia[J].Br J Anaesth,1997,78(2):201-219.

[20]Blackwell TS,Christman JW.Sepsis and cytokines:current status[J].Br J Anaesth,1996,77(1):110-117.

[21] Wang Y,Zhang H,Chai F,et al.The effects of escitalopram on myocardial apoptosis and the expression of Bax and Bcl-2 during myocardial ischemia/reperfusion in a model of rats with depression[J].BMC Psychiatry,2014,14:349.

[22]李春海,桑翠玲,宋树英,等.聚酰胺-胺型树枝状高聚物纳米载体介导的组织因子反义寡脱氧核苷酸防治心肌缺血再灌注损伤机制的初步研究[J].疑难病杂志,2011,10(7):517.

[23]Abbate A,Bussani R,Biondi-Zoccai GG,et al.Persistent infarct-related artery occlusion is associated with an increased myocardial apoptosis at postmortem examination in humans late after an acute myocardial infarction[J].Circulation,2002,106(9):1051-1054.

[24] Nakao A,Choi AM,Murase N.Protective effect of carbon monoxide in transplantation[J].J Cell Mol Med,2006,10(3):650-671.

[25]Kaizu T,Nakao A,Tsung A,et al.Carbon monoxide inhalation ameliorates cold ischemia/reperfusion injury after rat liver transplantation[J].Surgery,2005,138(2):229-235.

[26]Otterbein LE,Bach FH,Alam J,et al.Carbon monoxide has anti-inflammatory effects involving the mitogen-activated protein kinase pathway[J].Nat Med,2000,6(4):422-428.

[27] Wang X,Cao J,Sun BW,et al.Exogenous carbon monoxide attenuates inflammatory responses in the small intestine of septic mice[J].World J Gastroenterol,2012,18(40):5719-5728.

[28] Akamatsu Y,Haga M,Tyagi S,et al.Heme oxygenase-1-derived carbon monoxide protects hearts from transplant associated ischemia reperfusion injury[J].FASEB J,2004,18(6):771-772.

(本文编辑:陈素芳)

Experimental Research of the Mechanism of Preservation for Cardiac Transplantation in Dry Environment With High Air Pressure

ZHANGRui,HUANGCheng-feng,LIXiao,etal.SouthernMedicalUniversity,Guangzhou510515,China

Objective To investigate a brand new method for organ preservation in dry environment with high air pressure and to explore the possible mechanism of the method being superior to the commonly used method of soaking preservation by the detection of inflammatory factor.Methods From December 2014 to August 2015 a total of 60 SPF C57BL/6 mice were enrolled including 36 donor mice of 4-6 weeks and 24 recipient mice of 6-8 weeks.The donor mice were divided into blank control group,histidine-tryptophan-ketoglutarate salt solution(HTK) soaking preservation group and high pressure dry preservation group with 12 mice each group by random number table method.Recipient mice were divided into HTK solution preservation recipient group and high pressure dry preservation recipient group with 12 mice each group by random number table method.For blank control group,donor heart was taken away but not to be transplantated;the donor hearts of HTK soaking preservation group were soaked in HTK solution;the donor hearts of high pressure dry preservation group were hung in high pressure gas tank(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa).Two hours after transplantation,the donor heart re-beat rate and graft function score of HTK soaking preservation recipient group and high pressure dry preservation recipient group were compared and observed.Twenty-four hours after transplantation,RT-PCR method was used to detect the levels of TNF-α,IL-1β,IL-6,IL-10,ICAM-1 and myocardium cell apoptosis index.Results The donor heart rebeat rate of high pressure dry preservation recipient group was higher than that of HTK soaking preservation recipient group〔83.3%(10/12) vs.25.0%(3/12),P=0.012〕.The donor heart graft function scores of high pressure dry preservation recepient group was higher than that of HTK soaking preservation recipient group 〔3.5(1.0) vs.1.3(0.5),Z=-3.447,P<0.01〕.HTK soaking preservation group and high pressure dry preservation group were higher than blank control group in the levels of TNF-α,IL-1β,IL-6,IL-10 and ICAM-1(P<0.05);HTK soaking preservation group was higher than high pressure dry preservation group in the levels of TNF-α,IL-1β,IL-6 and ICAM-1(P<0.05);high pressure dry preservation group was higher than HTK soaking preservation group in the level of IL-10(P<0.05).Myocardium cell apoptosis indexes of blank control group,HTK soaking preservation group and high pressure dry preservation group were(1.36±0.30)%,(14.18±4.75)% and(6.61±1.06)%,with significant differences among them(F=62.963,P<0.05);HTK soaking preservation group and high pressure dry preservation group were higher than blank control group in myocardium cell apoptosis index(P<0.05);HTK soaking preservation group and high pressure dry preservation group were higher than blank control group in myocardium cell apoptosis index(P<0.05);HTK soaking preservation group was higher than high pressure dry preservation group in myocardium cell apoptosis index(P<0.05).Conclusion The high pressure dry environment of oxygen and carbonic oxide(PO2:1 600 hPa+PCO:400 hPa=2 000 hPa) may protect isolated hearts,promote donor heart function recovery after transplantation and prolong preservation time of donor hearts by anti-apoptosis and reducing inflammation injury.

Organ preservation;Organ preservation solutions;Oxygen;Carbon monoxide;Myocardial reperfusion injury;Tumor necrosis factor-alpha;Interleukins

国家科技部国际合作项目(2010DFA32660)——一种全新的器官保存方法(心脏干燥保存)的实验研究;国家自然科学基金资助项目(81370230)——PGC-1α与SDF-1/CXCR4轴调控骨髓间充质干细胞促心肌梗死中血管新生的机制研究

510515广东省广州市,南方医科大学(张瑞,朱平);广东省人民医院 广东省心血管研究所 广东省医学科学院心外科(张瑞,黄成锋,李潇,郑少忆,郭惠明,陈寄梅,庄建,朱平)

朱平,510515广东省广州市,南方医科大学,广东省人民医院 广东省心血管研究所 广东省医学科学院心外科;

E-mail:13928819989@163.com

R 617

A

10.3969/j.issn.1007-9572.2016.09.026

2015-10-16;

2015-12-26)

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