烟碱对心肌梗死大鼠痛阈可塑性变化的影响及心脏保护作用

薛 晴,于海波,李 晶,于海涛

(1.佳木斯大学临床医学院2016 级临床医学7 班,黑龙江 佳木斯 154007; 2.佳木斯大学附属第一医院,黑龙江 佳木斯 154007; 3.佳木斯大学基础医学院,黑龙江 佳木斯 154007)

心肌梗死(myocardial infarction,MI)和体内许多生理功能的调节有关,主要是由于冠状动脉内形成闭锁,导致心肌缺血、心肌细胞坏死、凋亡,因此不能保证心脏正常工作,是一种病理状态[1]。 由于现今社会生活节奏加快、生活方式改变、人口老龄化等原因,我国心梗死患者的发病率、死亡率在逐年增加。 发病同时还伴随心绞痛症状,心脏神经疼痛在医学上属于内脏痛,定位不精确,临床上常有较为剧烈而持久的胸骨后疼痛,炎性细胞增多的同时常伴有发热,还可进一步发展为心力衰竭[2]。 烟碱是N 型乙酰胆碱受体激动剂,目前临床主要用于溃疡性结肠炎患者[3]。 而对实验动物的影响,有学者研究证实能够减轻内毒素血症大鼠各脏器的炎性反应,对休克动物有保护作用[4]。 现今鲜有研究其对缺血造成的内脏疼痛是否有效。 鉴于此,本研究探讨烟碱对由于结扎左冠状动脉前降支造成的心肌缺血和疼痛是否具有保护和缓解作用,为心脏保护及疼痛治疗提供新思路和靶点,也为烟碱的进一步开发提供了理论依据。

1 材料和方法

1.1 实验动物

实验经过佳木斯大学伦理委员会批准(批准号JMSU-227)。 SPF 级30 只雄性Sprague-Dawlay 大鼠,6 周龄,体重180～200 g,由哈尔滨医科大学实验动物中心提供[SCXK (黑) 2015-001],饲养于佳木斯大学实验动物中心[SYXK (黑) 2016-014],保持实验室内通风,室温26℃左右,进行普通饮食,自由饮水,各组喂养时间相同,并按实验动物使用的3R原则给予人道的关怀。

1.2 主要试剂与仪器

烟碱(成都德斯特生物技术有限公司,产品批号DST180802-032);注射用青霉素(哈药集团制药总厂);CK-MB(南京建成公司);BECKMAN LX20 全自动生化分析仪;BL-420F 生物机能实验系统(成都泰盟科技有限公司),小动物呼吸机(HX-300S,成都泰盟科技有限公司);PL-200 热刺痛仪(成都泰盟科技有限公司);2390 型电子机械性痛敏仪(美国IITC 公司);天平;各种哺乳动物手术器械等。

1.3 实验方法

1.3.1 动物分组与模型制备

随机分为3 组:假手术组:手术线穿过左冠状动脉前降支(LAD)但不结扎,生理盐水灌胃,模型组:手术线穿过左冠状动脉并结扎,术后生理盐水灌胃,烟碱治疗组:手术线穿过左冠状动脉并结扎,术后进行烟碱溶液灌胃治疗。 各组灌胃剂量以0.1 mL/kg 计,时间为4 周。 经腹腔注射麻醉大鼠,麻醉稳定后胸部备皮,取仰卧位将大鼠进行固定,连接心电导联,将大鼠经口进行气管插管,插管准确后连接小动物呼吸机,碘伏胸部消毒,从大鼠胸骨左侧第4、5 肋间隙进行开胸,充分暴露心脏,剪破心包膜,结扎心脏左心耳下缘与肺动脉圆锥间左冠状动脉前降支,若建模成功可看到心电图ST 段明显抬高,肉眼观察到心尖心肌颜色变浅,呈现苍白色[5]。

1.3.2 心电图观察

BL-420F 生物机能实验系统描记心电图,采用腹腔麻醉,仰卧位固定在手术台上,用注射器针头分别插入大鼠的双下肢和右上肢皮下,再用电极固定。 其中,白色电极连接右上,红色电极左下,黑色电极右下。

1.3.3 血浆CK-MB 变化

取各组实验动物血浆,用BECKMAN LX20 全自动生化分析仪检测,操作严格按试剂盒说明书进行。

1.3.4 痛阈测量

于术前1 d(基础痛阈)及术后连续7 d 测定痛阈。 机械痛阈(PWT),采用2390 型电子机械性痛敏仪(美国IITC 公司) 测定两后爪缩足阈作为机械痛阈。 测定方法:置大鼠于透明有机玻璃盒罩的金属框架上,适应环境15 min,用一根直径0.5 mm探针缓慢垂直上升,直到接触到大鼠后足足掌中心后,再以50 g/20 s 的速度逐渐增大刺激强度。 当大鼠发生缩足反应时,探针立即停止,触觉仪自动记录缩足时的压力值,即为大鼠的机械痛阈值。 采用PL-200 热刺痛仪(成都泰盟科技有限公司)测定热痛阈(PWL),将辐射热源圆心对准大鼠紧贴玻璃的足底中心,按下开始按钮,记下因热刺激引起缩爪的反射时间。 保持安静环境,室温23℃～27℃。

1.3.5 心脏体重指数、左心室内压幅度变化

给药4 周后称重大鼠,处死后分离心脏,去除大血管并在生理盐水中清洗残余血液,滤纸吸干表面水分后称重。 大鼠心脏体重指数=心脏重量(g) ×1000 /大鼠体重(g)。 各组大鼠在治疗后禁食12 h,麻醉、固定后,自右颈总动脉插入充有肝素(5 kU/L)生理盐水的塑料导管(内径1 mm),用棉线把动脉壁扎于导管上,使切口处不漏血,导管又能自由进出。 此时打开动脉夹,从示波器上可看到动脉血压波形,待动脉血压描记曲线稳定后,将颈总动脉内的导管顺着主动脉(在主动脉瓣开放时)插入左心室,此时平均动脉压突然下降,脉压差明显加大,固定心导管,稳定15 min 后,测定左室内压。 描记一段左心室压力曲线,计算左心室内压变化幅度(曲线最高值-曲线最低值)。

1.4 统计学方法

本实验数据均采用SPSS 15.0 统计软件进行分析,数据以平均数±标准差(¯±s) 表示。 组间比较采用单因素方差分析。

2 结果

2.1 心肌梗死大鼠心电图的变化

由心肌梗死大鼠心电图可以看出,ST 段明显抬高(见图1)。

2.2 各组大鼠机械痛阈、热痛阈的变化

与假手术组相比,模型组机械痛阈变小,热痛阈变大;与模型组比较,烟碱治疗组机械痛阈变大,热痛阈变小(P＜0.05),差异具有统计学意义(P ＜0.05,见表1 和表2)。

表1 各组大鼠机械痛阈变化(¯x±s,n=10,g)Table 1 The changes of mechanical pain threshold in each group of rats

表2 各组大鼠热痛阈变化(¯x±s,n=10,S)Table 2 The changes of thermal pain threshold in each group of rats

图1 心肌梗死大鼠心电图Figure 1 The ECG of myocardial infarction rats

表3 各组大鼠CK-MB、心脏体重指数、左心室内压变化幅度(¯x±s)Table 3 The changes of CK-MB, cardiac body mass index, and left ventricular pressure in each group of rats

2.3 大鼠左心室内压幅度变化、心脏体重指数、肌酸激酶同工酶(CK-MB)的变化

血浆CK-MB 活性、心脏体重指数、左心室内压幅度变化规律为:与假手术组比较,模型组各项指标明显升高(P＜0.05);与模型组比较,烟碱治疗组各项指标明显降低(P＜0.05),差异具有统计学意义(见表3)。

3 讨论

当心肌缺血发生时,对心肌细胞损伤的主要机制之一就是大量自由基的生成[6-7],使组织内含氧量减少,破坏有氧氧化呼吸链,致钙离子进入细胞内,从而形成细胞内钙超载[8-9],造成心肌细胞出现炎性反应、坏死、凋亡等。 烟碱作为N 型胆碱受体激动药,可以通过激活胆碱能抗炎通路、清除氧自由基而发挥作用,从而达到治疗心肌缺血和保护大鼠心脏的目的。

作为诊断急性心肌损伤敏感性及特异性较高的生化标志物之一的CK-MB,在心肌细胞内含量较高,心肌细胞损伤程度可通过其浓度改变间接反映[7]。 心脏体重指数在一定程度上能够反映出心肌缺血程度和检验一些药物的效应。 本研究发现,经过烟碱治疗后CK-MB 浓度明显下降,心脏体重指数明显降低。 说明烟碱可以增加左室射血功能,减轻心室重塑,从而改善心肌缺血症状,以达到对缺血心肌的保护作用。

有学者研究证实,生物体痛阈通常具有稳定性,但是在一定范围内,并且一些心理社会因也会影响痛阈大小[10],所有这些均与痛觉内源性调控系统有关。 大多数情况下,痛觉内源性调控系统中抑制系统激活阈值明显高于易化系统激活阈值[11-12],因此说有效缓解疼痛一直是临床工作中的重点。当前有效治痛途径之一可通过超前镇痛药物治疗手段,也就是及时启动和增强内源性镇痛效应,即通过下调内源性抑制作用激活阈值而达到[13]。 本研究探讨心肌缺血大鼠机械痛阈、热痛阈的改变,证实烟碱可通过上调机械痛阈、下调热痛阈,即激活内源性调控系统中的抑制作用从而减轻内脏疼痛。 适量的应用烟碱对缺血心肌有一定的保护和治疗作用,为心肌梗死和疼痛治疗提供广阔前景。