锌离子稳态在ANP保护心肌缺血再灌注损伤中的作用及其机制研究

来源 :延边大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuguangxinli
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[目的]:心肌缺血/再灌注损伤(MIRI)指的是冠状动脉急性梗阻之后,在一定时间内重获血运时缺血的心肌组织损伤呈进行性加重的病理过程。据研究证实,心房钠尿肽(ANP)和锌离子均对心肌缺血/再灌注损伤有保护作用。然而迄今,锌离子稳态是否参与ANP保护心肌缺血/再灌注损伤中的作用尚未阐明。因此,本实验利用大鼠离体和在体心肌缺血/再灌注损伤模型,观察锌离子稳态在ANP保护心肌缺血/再灌注损伤中的作用并探讨其作用的相关机制。[方法]:(1)对传统的Langendorff离体心脏灌流装置的贮液罐、蛇形管、挂心脏装置三个部分进行改良和整合,以及对传统的球囊测压装置进行改良和创新。(2)SD大鼠分成6组,分别为假手术组(Sham)、缺血/再灌注组(I/R)、缺血/再灌注+心房钠尿肽组(I/R+ANP)、缺血/再灌注+心房钠尿肽+锌离子螯合剂组(I/R+ANP+TPEN)、缺血/再灌注+锌离子组(I/R+Zn2+)、缺血/再灌注+锌离子+锌离子螯合剂组(I/R+Zn2++TPEN)。使用自制的Langendorff离体心脏灌流装置通过结扎冠状动脉前降支(LAD)制备离体I/R模型。在异氟烷吸入麻醉的条件下结扎冠状动脉前降支(LAD)制备在体I/R模型,并做如下实验:采用EB+TTC双染色法观察大鼠离体/在体样本心梗面积的变化;采用蛋白印迹法观察大鼠离体/在体样本中相关蛋白表达情况;透射电镜观察大鼠离体心脏心肌细胞线粒体结构变化;使用电感耦合离子发射光谱仪(ICPOES)测定大鼠离体/在体心脏组织中锌离子浓度。(3)随机选取12只SD大鼠,离体和在体各6只。使用自制Langendorff离体心脏灌流装置制备离体I/R模型,实验全程每30 min接取灌流液。在异氟烷吸入麻醉的条件下制备在体I/R模型,在手术前期、心梗期、再灌注期1h和2h各时段取尾静脉血一次,离心后测定。(4)收集264例缺血相关性疾病临床患者血浆,分别为对照组(Control)、ST段抬高型心肌梗死患者组(STEMI)、非ST段抬高型心肌梗死患者组(NSTEMI)、不稳定型心绞痛患者组(UA)、心力衰竭患者组(HF),测定血浆样本中的ANP浓度。[结果]:(1)通过对传统的Langendorff离体心脏灌流装置进行改良和创新,得到一种包含贮液罐、蛇形管、挂心脏装置一体的新型玻璃装置;通过利用静脉留置针Y字形结构,得到新型的测量左心室压力装置。(2)在大鼠离体缺血/再灌注损伤模型中,与稳定期相比灌流液中的ANP分泌量在心梗期有轻微的升高(P>0.05),再灌注期1 h开始逐渐增加,2 h时达到高峰(P<0.01);而在在体心肌缺血/再灌注损伤模型中,与稳定期相比,血浆中的ANP分泌量在心梗期有轻微的下降,再灌注期呈缓慢上升的趋势(P>0.05)。(3)在大鼠离体和在体心肌缺血/再灌注损伤模型中,EB+TTC染色结果显示,预处理ANP与I/R组相比,ANP明显抵制再灌注引起的心肌梗死,心梗面积显著下降(P<0.001)。同时,预处理Zn2+组与I/R组相比,心肌梗死面积同样显著降低(P<0.001)。(4)在Sham组、I/R组、I/R+ANP组、I/R+Zn2+组中的线粒体结构变化显示,Sham组心肌纤维结构正常、排列整齐,明带、暗带清晰可见,线粒体形态完整,峭结构清晰。I/R组,线粒体肿胀明显,心肌纤维结构排列紊乱,不完整,结构遭到较大破坏,部分区域纤维断裂,部分线粒体峭结构变得模糊,不清晰。预处理ANP组和Zn2+组,心肌纤维结构正常、排列整齐,明带、暗带清晰可见,线粒体形态完整,峭结构清晰。(5)在大鼠离体再灌注损伤模型心梗期20min时预处理ANP(40pg/m L),并持续30min;在体模型心梗期20min尾静脉注射ANP(2ng/m L)后,观察ANP对缺血/再灌注心脏心肌组织内锌离子浓度的影响。结果发现,在离体I/R模型中,与假手术组相比,缺血/再灌注时锌离子浓度显著下降(P<0.01),预处理ANP组心肌细胞锌离子浓度明显升高(P<0.001);而在大鼠在体再灌注损伤模型中与假手术组比较,缺血/再灌注时锌离子浓度略下降(P>0.05),而预处理ANP组锌离子浓度明显升高(P<0.05)。(6)在大鼠离体心肌缺血/再灌注损伤模型心梗期15 min时预处理锌离子螯合剂TPEN(10μmol/L)5min后,再预处理ANP 30 min,观察ANP及TPEN+ANP对再灌注心脏心梗面积的影响。结果发现,预处理ANP组与I/R组相比,ANP可明显降低心梗面积(P<0.001),但是TPEN逆转了ANP减少再灌注心脏心梗面积的作用(与ANP组相比P<0.01)。同样预处理Zn2+组与I/R组相比,预处理Zn2+组心梗面积明显减少(P<0.001),但是同时预处理Zn2+和TPEN组,与单独预处理Zn2+相比梗死面积明显增加(P<0.05)。(7)Western blot结果显示,在体水平和离体水平,Sham组与I/R组比较,再灌注明显增加ZnT8的表达(P<0.05 in ex-vivo/in vivo),而预处理ANP时,ZnT8的表达明显降低,同时在离体模型中TPEN可逆转ANP降低ZnT8表达下降的作用(与ANP组相比P<0.001)。然而,在体和离体结果均显示,I/R模型不但不增加反而降低ZnT1的表达,并且ANP在离体模型中可以增加心肌组织内ZnT1的水平,而TPEN不能逆转ANP增加心肌组织内的ZnT1表达增加的作用(P>0.05 in ex-vivo/in vivo)。与此同时,离体模型和在体模型均显示,再灌注期明显减少Zip2的表达(P<0.01 in ex-vivo;P<0.05 in vivo),预处理ANP可以明显增加心肌组织内Zip2的表达,而TPEN逆转ANP对再灌注心肌组织内Zip表达增加的作用(与ANP组相比P<0.01 in ex-vivo;P<0.05 in vivo)。[结论]:ANP通过调节锌离子转运蛋白ZnT8和Zip2的表达,从而调节心肌组织中锌离子浓度来保护心肌缺血再灌注损伤,ZnT1可能不参与锌离子调节ANP保护再灌注心脏的作用机制。
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