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目的:通过建立成年SD大鼠Langendorff离体心脏缺血再灌注损伤模型,观察缺血预处理、硫酸锌预处理对大鼠心肌缺血再灌注损伤的影响,并探讨Nrf2-ARE通路在预处理心肌保护机制中的作用。方法:1.健康雄性SD大鼠60只,随机分为6组,每组10只,分别为:正常组(Nor组)、缺血/再灌注组(I/R组)、硫酸锌预处理组(Zn组)、硫酸锌预处理加毛地黄酮组(Zn+L组)、缺血预处理组(IPC组)、缺血预处理加毛地黄酮组(IPC+L组)。采用Langendorff离体心脏灌注装置建立大鼠心肌缺血再灌注损伤模型,各组灌注方案如下:(1)Nor组:持续灌注Kerbs-Henseleit缓冲液(K-H液)120min;(2)I/R组:平衡20min后,缺血前灌注4℃的ST.Thomas停跳液,32℃下全心缺血40min,复灌60min;(3)Zn组:腹腔注射生理盐水稀释的硫酸锌(200μmol/L)1.5ml/kg,24h后取心脏,余处理同I/R组;(4)Zn+L组:缺血前灌注含毛地黄酮(50μmol/L)的K-H液3min,其余处理同Zn组;(5)IPC组:平衡20min,即刻进行10s的缺血和10s的再灌注,6个循环后,缺血40min,复灌58min;(6)IPC+L组:缺血前灌注含毛地黄酮(50μmol/L)的K-H液3min,其余处理同IPC组;另外,除Zn组和Zn+L组以外,其余各组均予生理盐水1.5ml/kg腹腔注射,于24h后取大鼠心脏行离体灌注。2.观察指标:(1)心功能指标:记录各组平衡末及再灌注末的心率(HR)、左室发展压(LVDP)、左室舒张末压力(LVDEP)及左心室内压最大上升速率(+dp/dtmax)的变化;(2)取再灌注末左心室心肌组织,采用透射电镜观察左心室心肌超微结构的变化及线粒体Flameng评分情况;(3)取再灌注末灌注流出液,检测LDH及MDA:采用乳酸脱氢酶(LDH)试剂盒(比色法)检测灌流液中LDH浓度,采用丙二醛(MDA)测定试剂盒(TBA法)检测灌流液中MDA浓度;(4)取再灌注末左心室心肌组织,采用Real-Time PCR和Western blotting方法,检测心肌组织中血红素加氧酶1(HO1)、醌氧化还原酶(NQO1)、超氧化物歧化酶1(SOD1)及核因子相关因子-2(Nrf2)的m RNA转录及蛋白质表达的情况。结果:1.心功能指标的变化:各组心脏于平衡末HR、LVDP、LVEDP、+dp/dtmax均无明显差异(P>0.05),再灌注末Nor组心功能各项指标优于其余各组(P<0.05);Zn组和IPC组均优于I/R组(P<0.05),Zn组和IPC组均优于其对应加阻断剂组(P<0.05);Zn组与IPC组比较无统计学意义(P>0.05)。2.透射电镜观察各组心肌细胞超微结构和线粒体Flameng评分:2.1.心肌组织超微结构变化:Nor组超微结构形态基本正常;I/R组超微结构损伤最严重;Zn组和IPC组均优于I/R组,Zn组和IPC组均优于其对应加阻断剂组。2.2.线粒体Flameng评分结果:与Nor组比较,I/R组、Zn+L组和IPC+L组的线粒体评分分数显著升高(P<0.05),Zn组和IPC组分数明显低于其对应加阻断剂组和I/R组(P<0.05),Zn组和IPC组评分比较没有差异(P>0.05)。3.酶学检测:灌注流出液中LDH和MDA含量,与Nor组比较,I/R组、Zn+L组和IPC+L组的LDH和MDA的含量均显著升高(P<0.05),Zn组和IPC组LDH和MDA的含量明显低于其对应加阻断剂组和I/R组(P<0.05),Zn组和IPC组两组间LDH和MDA含量比较均没有统计学意义(P>0.05)。4.各组HO1、NQO1、SOD1及Nrf2的m RNA表达量的变化:与Nor组比较,其它各组的HO1、NQO1、SOD1及Nrf2的m RNA表达量均升高(P<0.05);与I/R组相比,Zn组和IPC组各目的基因m RNA的表达量显著增高(P<0.05);与IPC组比较,IPC+L组中除Nrf2以外的其余三个目的基因m RNA的表达量显著降低(P<0.05);与Zn组比较,Zn+L组中除Nrf2以外的其余三个目的基因m RNA表达显著降低(P<0.05);Zn组和IPC组两组间各目的基因m RNA的表达量相当(P>0.05)。5.各组HO1、NQO1、SOD1及Nrf2的蛋白表达量的变化:与Nor组比较,其它各组的HO1、NQO1、SOD1及Nrf2的蛋白表达量均明显升高(P<0.05);与I/R组相比,Zn组和IPC组各目的蛋白表达量显著增高(P<0.05);Zn组和IPC组中的HO1、NQO1及SOD1三种蛋白表达量均高于其对应加阻断剂组(P<0.05);Zn组和IPC组中的Nrf2蛋白表达量与对应加阻断剂组比较无明显差异(P>0.05);Zn组与IPC组两组间的中的HO1、NQO1、SOD1及Nrf2四种蛋白表达量相当(P>0.05)。结论 1.硫酸锌预处理和缺血预处理对缺血再灌注离体心脏功能及其超微结构均有保护作用;2.硫酸锌预处理与缺血预处理的心肌保护作用相当,硫酸锌预处理可以模拟缺血预处理产生相似心肌保护效应;3.激活Nrf2-ARE通路,减轻缺血再灌注所致的过氧化损伤,可能是硫酸锌预处理和缺血预处理心肌保护作用的机制之一。