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背景: 当今器官移植技术水平愈趋成熟,许多心脏终末期患者得到救治。心脏移植过程中,由于心脏经历了停跳至复跳这一过程,不可避免遭受心肌缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusioninjury,IRI)。心脏外科手术中,心肌细胞损伤主要源于心脏缺血再灌注损伤,其主要损伤机制有:氧自由基损伤、细胞内钙超载和线粒体损伤、能量代谢障碍、炎症反应、血管内皮细胞功能障碍、心肌细胞凋亡等。以上病理改变将使心肌细胞出现损伤甚至死亡,导致肌细胞水肿、心律失常、心脏收缩功能障碍等病理改变,从而影响心脏外科手术的效果和术后恢复。 1993年Yellon将心脏缺血预处理(ischemicpreconditioning,IPC)首次应用于临床,并获得人体内心脏IPC效应的直接证据。但施行IPC过程中对机体不可避免的造成损伤、升主动脉血栓形成、延长手术时间、缺血预处理的时间和次数以及再灌注的时间不明确等因素,导致IPC临床上应用受到限制,由此许多学者提出手术前使用药物来激发机体内源性保护机制而达到缺血预处理效果,其中有药物预处理(pharmacologicpreconditioning,PPC)。现已经证实的具有心脏保护的药物包括单磷酰酯A、KATPC开放剂、吸入性麻醉药和阿片类麻醉药、腺苷、改善血液回流药物等。 目前研究表明,改善血液回流药物可以通过减轻心脏后负荷、保护血管内皮、减轻氧自由基损伤、抑制炎症反应、抗凋亡、降低血液粘度、抑制心律失常等作用来达到心肌保护效果。地奥司明在抗器官(肾、脑)IRI中具有明确作用,但其在心肌IRI中的保护作用还未见报道。本课题拟通过设立新西兰兔地奥司明药物预处理组和地奥司明联合超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)抑制剂二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)药物预处理组,和无预处理的空白组对照组,再对组和组之间的实验数据进行对比分析,对地奥司明预处理在心脏移植中对供心的保护作用及机制进行研究分析。 目的: 探讨地奥司明预处理对新西兰兔移植供心的保护作用机理。 方法: 成年的健康新西兰大白兔36只,雌雄不限,体重2.5±0.5kg(实验动物由广东省实验动物中心提供)。予以编号后按简单随机抽样方法分为1,2,3组,每组12只,第一组设定为心肌缺血再灌注组,第二组设定为地奥司明预处理组,第三组设定为地奥司明+DDTC预处理组,每组供体受体随机配对6对。 供心摘取:于供体新西兰兔腹腔注射50mg/kg苯巴比妥钠诱导麻醉,麻醉成功后将供体新西兰兔固定于动物手术台上,于颈部局麻并切开行气管插管(3.5#),深度约6cm,接小动物呼吸机(参数设置:容量控制、氧浓度40-50%、潮气量8ml/kg、呼吸频率23次/分)。正中开胸,游离心脏大血管后经右房全身肝素化(400U/kg),阻断主动脉并灌注改良Stanford停搏液(15ml/kg,4℃),灌注完毕后取心并结扎修剪心脏血管,把供心置于改良Stanford停搏液中(4℃)保存2小时。 供心移植:麻醉、固定和气管插管同供体,气管插管后耳缘静脉采血2ml送检。建立耳缘静脉补液通道并行全身肝素化(400U/kg),于一侧腹股沟处备皮并在垂直于腹股沟中点处做长约4cm的切口,显露并上下游离股动、静脉,行Ono’s同种异位心脏移植术,在心脏复跳30min,60min,90min于耳缘静脉通道处采血2ml送检,并于心脏复跳2小时后取下供心结束实验。 心肌缺血再灌注组:单纯行供心摘取,保存2小时,再行同种异位心脏移植。 地奥司明预处理组:受体兔于实验前10天每天予以地奥司明(80mg/kg)灌胃,每天2次。其余实验步骤同心肌缺血再灌注组。 地奥司明+二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)预处理组:受体兔于实验前10天每天予以地奥司明(80mg/kg)灌胃,每天2次。行同种异位心移植前15min,耳缘静脉注射DDTC(300mg/kg),其余实验步骤同心肌缺血再灌注组。 检测指标:测定指定时间点的心脏心肌酶指标,实验结束后取左室心肌组织标本测定心肌组织含水量、心肌凋亡指数、光镜和电镜下的心肌细胞结构改变。 结果: 三组供心均能顺利复跳。 1.心肌酶:各组新西兰大白兔移植前基础心肌酶指标差异无统计学意义(P>0.05)。复跳后30min、60min、90min三组的所有心肌酶指标均显著升高。90min时地奥司明预处理组各项心肌酶指标升高幅度明显低于心肌缺血再灌注组和地奥司明+DDTC预处理组,组间差异有统计学意义(P<0.01);地奥司明+DDTC预处理组各项心肌酶指标升高幅度略微低于心肌缺血再灌注组,但差异无统计学意义(P>0.05)。 2.心肌组织含水量:地奥司明预处理组心肌组织含水量(70.3±1.6%)明显低于地奥司明+DDTC预处理组(78.4±1.1%)和心肌缺血再灌注组(80.3±0.9%),差异有统计学意义(P<0.01);地奥司明+DDTC预处理组心肌含水量(78.4±1.1%)较心肌缺血再灌注组(80.3±0.9%)稍低,但差异无统计学意义(P>0.05)。 3.光镜下观察:地奥司明预处理组:心肌细胞染色良好形态接近正常,排列规则有序,心肌纤维丰富,其间隙和结构基本正常,细胞核呈蓝染且大小形态近正常,胞浆呈淡红染,形态饱满;地奥司明+DDTC预处理组:心肌细胞排列欠规则,结构欠清晰,心肌细胞稍显肥大,横纹结构欠清晰,心肌纤维结构稍紊乱且间隙扩大,纤维淡染模糊,心肌间质出现水肿,部分心肌细胞出现变性和不同程度坏死,细胞核溶解、固缩和消失;心肌缺血再灌注组:心肌细胞普遍呈变性和坏死,细胞结构和排列秩序紊乱,细胞间隙增大且界限模糊,大部分细胞核固缩,个别溶解、消失,胞浆溶解呈空泡气球样变或网状改变。 4.电镜下观察:地奥司明预处理组:心肌细胞核大致呈三种形态:梭形、椭圆形、长杆状,核膜清晰可见,常染色体为细颗粒状,异染色体分布在核膜内侧,肌纤维排列未见紊乱,闰盘、Z带清晰可见,肌原纤维间有杆状线粒体和糖原颗粒。线粒体排列均匀,线粒体脊和膜清晰可见,L小管存在两侧肌浆网;地奥司明+DDTC预处理组:细胞核不规则形,核膜尚且清晰,肌纤维排列接近正常,闰盘、Z带较模糊,线粒体轻微肿胀,部分出现嵴溶解,糖原颗粒减少;心肌缺血再灌注组:细胞核呈不规则形,肌纤维排列紊乱,闰盘、Z带模糊,线粒体较肿胀,嵴溶解,糖原颗粒显著减少。 5.心肌细胞凋亡指数:地奥司明预处理组偶见凋亡细胞,而地奥司明+DDTC预处理组和心肌缺血再灌注组则可见多量的凋亡细胞。心肌细胞凋亡指数:地奥司明预处理组(7.2±0.7%)明显低于地奥司明+DDTC预处理组(19.4±1.5%)和心肌缺血再灌注组(21.6±1.4%),差异有统计学意义(P<0.01)。地奥司明+DDTC预处理组心肌细胞凋亡指数(19.4±1.5%)低于心肌缺血再灌注组(21.6±1.4%),但差异无统计学意义(P>0.05)。 结论: 1.地奥司明预处理在心脏移植中具有心肌保护作用,主要通过增强机体抗氧自由基的作用起到减轻移植供心缺血再灌注损伤; 2.改良One’s模型同种异位股动静脉导管法心脏移植术成功率高,简单易行。