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目的:众多研究表明,慢性间歇性低压低氧(chronic intermittent hypobaric hypoxia,CIHH)处理具有明显的心脏保护作用,可增强心肌对缺血、缺氧的耐受性,对抗心肌缺血/再灌注或低氧/复氧损伤,以及抗心律失常。我们以往的研究表明,对成年大鼠给予模拟海拔5000m、28天、每天6小时的CIHH处理可诱发大鼠产生明显的心脏保护作用,可显著提高心肌抗缺血/再灌注或低氧/复氧损伤能力,减轻缺血/再灌注后心脏舒缩功能的降低,预防缺血/再灌注心律失常的发生。在发育大鼠,同样5000m方式的CIHH不但未能诱发心脏保护作用,反而导致明显的心脏损伤作用。相反,给予模拟海拔3000m、28天、每天5小时的CIHH可使发育大鼠产生明显的心脏保护作用。结果提示,CIHH的作用方式(protocol),包括低氧的程度、低氧持续时间、以及机体的发育阶段等都会影响CIHH对机体的生物学效应。但不知3000m的CIHH方式是否对成年大鼠具有心脏保护作用?本研究旨在通过导管法检测麻醉成年大鼠的左心室舒缩功能,比较不同方式CIHH(5000m,6h/day;3000m,5h/day)对成年大鼠心脏舒缩功能的影响,以确定不同方式CIHH对成年大鼠心脏的作用。
方法:70只雄性成年Sprague-Dawley(SD)大鼠,随机分为七组:3000m CIHH处理14天组(CIHH3000-14)、3000m CIHH处理28天组(CIHH3000-28)、3000m CIHH处理42天组(CIHH3000-42)和5000mCIHH处理14天组(CIHH5000-14)、5000m CIHH处理28天组(CIHH5000-28)、5000m CIHH处理42天组(CIHH5000-42)以及对照组(CON)。CIHH3000各组动物置于低压氧舱,分别接受14、28、42天相当于3000m海拔高度(PB=525mmHg,PO2=108.8mmHg)的低压低氧处理,每天5小时。CIHH5000各组动物置于低压氧舱,分别接受14、28、42天相当于5000m海拔高度(PB=404mmHg,PO2=84mmHg)的低压低氧处理,每天6小时。对照组(CON)动物除不给予慢性低压低氧外其余处理同CIHH动物。随时观察动物的一般活动,并在每周固定时间测定动物的体重。
动物以氨基甲酸乙酯腹腔注射麻醉,仰位固定于恒温手术台,保持体温于37℃左右。颈正中切口,气管插管,人工呼吸。股动脉插管记录血压,包括收缩压(SAP)、舒张压(DAP)和平均动脉压(MAP)。右侧颈总动脉插管逆行插入左心室,描记左心室功能变化,包括左室收缩压(LVSP)、左室舒张末压(LVEDP)、左室压力最大变化速率(±LVdp/dtmax)、和心率(HR)。首先描记20分钟常氧状态稳定的血压和心功能,作为基础值。然后给动物吸入10分钟氧含量为8.5%的低氧气体(8.5%O2+91.5%N2),以及恢复常氧气体呼吸。分别描记缺氧10分钟和复氧60分钟的动脉血压和左心室功能,观察急性低氧/复氧对其影响。
结果:
(1)常氧状态下,CIHH各组的动脉血压和左心室功能与CON组无明显差异(P>0.05)。
(2)急性低氧期间,大鼠动脉血压和左心室功能明显改变,表现为各组的SAP、DAP、MAP、HR、LVSP和±LVdp/dtmax均降低(P<0.05),而LVEDP无明显变化(P>0.05)。CON组大鼠的SAP、DAP、MAP、LVSP、±LVdp/dtmax参数分别降低42.5%、36.6%、39.5%、26.2%、38.0%、37.4%;CIHH3000-28组相应的参数降低44.4%、46.2%、45.3%、21.9%、29.8%、38.7%;CON组大鼠与CIHH3000-28组大鼠间上述参数无明显差异(P>0.05)。CIHH5000-28组大鼠的SAP、DAP、MAP、LVSP、±LVdp/dtmax分别降低26.6%、23.1%、24.8%、10.7%、16.6%和18.3%,上述各参数降低的幅度均明显小于CON组和CIHH3000-28组动物(P<0.05)。CIHH5000-42组大鼠除LVSP和+LVdp/dtmax降低11.1%和17.2%,明显小于CON组大鼠上述两参数(P<0.05),其他参数降低的幅度与CON组大鼠无明显差异(P>0.05);CIHH5000-42组与CIHH3000-42组大鼠各参数的降低幅度无明显差异(P>0.05)。CIHH3000各组和CIHH5000-14组大鼠各参数降低的幅度与CON组大鼠无明显的差异(P>0.05)。各组大鼠间HR下降的幅度无明显差异(P>0.05)。
(3)复氧60分钟,CIHH各组大鼠的动脉血压和左心室功能参数均能恢复到常氧对照水平,与CON组大鼠无明显差异(P>0.05)。
结论:慢性间歇性低压低氧方式、低氧程度和低氧作用时间是决定其心脏保护作用与否的重要因素。模拟海拔5000米28天和42天、每天6小时的CIHH处理可有效诱导成年大鼠的心脏保护作用,增强心脏抗急性低氧/复氧损伤能力。而模拟海拔3000米14-42天、每天5小时的CIHH未能诱导成年大鼠心脏保护作用。