右美托咪定对慢性心力衰竭大鼠的作用及机制研究

陈金权，王 蕊

(1.咸阳市第一人民医院麻醉科，陕西 咸阳 712099；2.榆林市星元医院心血管内科，陕西 榆林 719057)

心力衰竭在临床上比较常见，是各种心脏疾病的严重表现或晚期阶段，很多患者伴随呼吸困难、体液潴留、乏力等症状，在一定情况下可危及生命[1-3]。研究[4]表明，当机体出现血压升高、缺血缺氧、持续高血糖时，可单独或协同诱导心肌细胞肥大、凋亡、损伤等引起心室重构，从而诱发心力衰竭。随着医学技术的提高，当前心力衰竭患者的致残率与病死率有所下降，但是很多患者伴有神经认知障碍，严重影响其生活质量。心力衰竭患者认知功能下降的发生机制还不明确，不过危险因素包括麻醉深度、疼痛控制、感染、贫血等。右美托咪定(Dexmedetomidine，DEX)是一种α2肾上腺素能受体激动剂，具有镇静、抗焦虑、催眠和镇痛等作用[5]。它可减轻患者慢性神经病理性疼痛，抑制磷酸化环磷腺苷效应元件结合蛋白(Phosphoryltion of cAMP response element binding protein，pCREB)、磷酸化细胞外调节蛋白激酶(Phosphoryltion of extracellular regulatory protein kinases，pERK)表达，从而对海马神经元凋亡起保护作用[6]。右美托咪定可降低机体儿茶酚胺水平，通过降低应激反应改善机体的认知功能，而下丘脑-垂体-肾上腺(Hypothalamus-pituitary-adrenal gland，HPA)轴与认知功能密切相关，并且脑源性神经营养因子(Brain-derived neurotrophic factor，BNDF)/CREB信号通路对海马依赖的学习、记忆、大脑发育发挥重要作用[7-8]。本研究主要探讨右美托咪定对慢性心力衰竭大鼠的作用并分析其机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物 无病原体清洁级雄性SD大鼠54只，体重180～220 g，购自陕西省中医药研究院，许可证号：SYXK(陕)2018-009，饲养于本实验动物中心。饲养条件：无菌饲料专人喂养，恒温、恒湿，采光按12 h明暗交替，无病原体清洁级动物房。本研究符合实验动物伦理学标准。

1.2 主要试剂 右美托咪定注射液(国药准字H20090248)购自江苏恒瑞医药股份有限公司；抗CREB抗体(批号：ab32515)、抗BDNF抗体(批号：ab108319)均购自Abcam公司；阿霉素溶液(国药准字H20041211)购自浙江海正药业股份有限公司；神经元特异烯醇酶(NSE)与超氧化物歧化酶(SOD)检测试剂盒购自上海酶联生物有限公司；0.9%氯化钠注射液购自华仁药业股份有限公司；蛋白定量检测试剂盒购自上海碧云天公司；碱性磷酸酶标记的羊抗兔IgG抗体购自Abcam公司。

1.3 慢性心力衰竭大鼠模型制备 所有大鼠适应性喂养1周时间后建立慢性心力衰竭模型：尾静脉注射2 mg/ml阿霉素溶液，0.5 ml/kg，每周1次，连续注射6周。动物超声显示射血分数(EF)<60.0%判定为建模成功。

1.4 大鼠分组与处理 将建模成功的大鼠(42只)随机平分为模型组、右美托咪定A组与右美托咪定B组。三组大鼠分别给予0、5、10 μg/kg右美托咪定腹腔注射，待麻醉苏醒后放回鼠笼，自由饮水与饮食。

1.5 观察指标 ①所有大鼠都在给药后第7、14天进行Morris水迷宫实验，测定并记录大鼠每分钟穿越平台次数与逃避潜伏期；②所有大鼠在给药后第14天利用超声检查左心室射血分数(LVEF)，然后处死大鼠，取心脏称重并计算心脏质量指数；③取处死大鼠的右心室血液2 ml，离心后去上层血清，采用酶联免疫法检测NSE含量，采用黄嘌呤氧化酶法检测SOD活性；④取大鼠心肌组织，加适量组织裂解液，冰上研磨后30 r/min离心，弃上清液后加入蛋白裂解液冰上裂解10 min，在4 ℃条件下以10000 r/min离心10 min，采用蛋白印迹法(Western blot)在Bio-Rad成像系统检测大鼠CREB与BDNF蛋白的相对表达水平。

2 结 果

2.1 三组大鼠每分钟穿越平台次数与逃避潜伏期比较 见表1。右美托咪定A组与右美托咪定B组给药后第7、14天每分钟穿越平台次数多于模型组，逃避潜伏期低于模型组(均P<0.05)。右美托咪定B组给药后第7、14天每分钟穿越平台次数多于右美托咪定A组，逃避潜伏期低于右美托咪定A组(均P<0.05)。

2.2 三组大鼠心功能指标比较 见表2。右美托咪定A组与右美托咪定B组给药后第14天LVEF高于模型组，心脏质量指数低于模型组(均P<0.05)。右美托咪定B组给药后第14天LVEF高于右美托咪定A组，心脏质量指数低于右美托咪定A组(均P<0.05)。

2.3 三组大鼠血清NSE含量与SOD活性比较 见表3。右美托咪定A组与右美托咪定B组给药后第14天血清NSE含量低于模型组，血清SOD活性高于模型组(均P<0.05)。右美托咪定B组血清NSE含量低于右美托咪定A组，血清SOD活性高于右美托咪定A组(均P<0.05)。

表1 三组大鼠每分钟穿越平台次数与逃避潜伏期比较

表2 三组大鼠心功能指标比较

表3 三组大鼠血清NSE含量与SOD活性比较

2.4 三组大鼠心肌组织CREB与BDNF蛋白相对表达水平比较 见表4。右美托咪定A组与右美托咪定B组给药后第14天心肌组织CREB与BDNF蛋白相对表达水平高于模型组(均P<0.05)。右美托咪定B组给药后第14天心肌组织CREB与BDNF蛋白相对表达水平高于右美托咪定A组(均P<0.05)。

表4 三组大鼠心肌组织CREB与BDNF蛋白相对表达水平比较

3 讨 论

心力衰竭为一种危重型心血管疾病类型，可导致患者逐渐丧失劳动力，给患者、家庭及社会带来沉重负担， 但是具体的发病机制还不明确。现有针对心力衰竭的发生机制描述比较繁杂，包括兴奋性毒性、能量耗竭、炎症反应等。右美托咪定是一种新型的高选择性α2肾上腺素受体激动剂，具高选择性、高效镇静与镇痛、中枢肌松等综合作用[9-10]。本研究显示，右美托咪定A组与右美托咪定B组给药后第7、14天逃避潜伏期少于模型组，每分钟穿越平台次数多于模型组，且右美托咪定A组与右美托咪定B组比较差异有统计学意义；右美托咪定A组与右美托咪定B组给药后第14天LVEF高于模型组，心脏质量指数低于模型组，且右美托咪定A组与右美托咪定B组比较差异有统计学意义。这些结果表明右美托咪定能改善慢性心力衰竭大鼠的心功能，还可促进认知功能的恢复。有研究[11-12]表明右美托咪定可维持脊髓星形胶质细胞活力，对颅脑创伤后的脑损伤具有脑保护作用，还可减轻脊髓缺血再灌注损伤导致的神经元损伤，对局灶性脑缺血损伤也具有保护作用。

心力衰竭可导致大鼠脑神经元过度兴奋，造成机体循环内化学物质发生改变[13]。SOD是人体中主要的自由基清除剂和氧化酶，能通过有效清除过量的氧自由基达到保护器官组织的目的。NSE水平的增高与继发性心脑血管损伤有关，心肌损伤或神经元损伤会引起NSE水平的急性增高[14]。本研究显示，右美托咪定A组与右美托咪定B组给药后第14天血清SOD活性高于模型组，血清NSE含量低于模型组，且右美托咪定A组与右美托咪定B组比较差异有统计学意义，表明右美托咪定能抑制慢性心力衰竭大鼠NSE的释放并提高SOD活性。研究[15-16]表明，右美托咪定可增加机体内γ-氨基丁酸含量，减轻脑细胞凋亡，发挥海马神经元保护作用。

BDNF是神经营养因子家族的主要成员之一，参与了神经突触的可塑性调节，与认知障碍疾病的病理生理学过程具有相关性[17]。BDNF在神经元的存活、生长和分化中发挥重要的作用。提高BDNF水平，可作为认知功能潜在的疾病治疗方法。BDNF高水平的表达也可激活CREB，调节长期突触可塑性，调节细胞过程与稳定新记忆，而CREB也与学习、记忆和突触可塑性存在相关性[18]。本研究显示，右美托咪定A组与右美托咪定B组给药后第14天心肌组织CREB与BDNF蛋白相对表达水平高于模型组，且右美托咪定B组高于右美托咪定A组，表明右美托咪定能提高慢性心力衰竭大鼠心肌组织CREB与BDNF蛋白水平。从机制上分析，右美托咪定可激活延髓孤束核中突触后α2受体，抑制交感张力，导致交感神经发放冲动现象降低，因此可降低机体的应激反应[19]。另外，右美托咪定可减轻机体的炎症反应，激活cAMP/CREB信号通路，减轻脑缺血再灌注损伤导致的海马神经元损伤，抑制神经元凋亡[20]。

综上所述，右美托咪定能提高慢性心力衰竭大鼠心肌组织CREB与BDNF蛋白水平，抑制NSE释放，提高SOD活性，改善大鼠心功能，还可促进认知功能的恢复。