临床医学论文-尼可地尔改善心脏停搏液对心脏的保护作用

临床医学-尼可地尔改善心脏停搏液对心脏的保护作用 作者:史红宇,朱晓峰,战鹏,温福兴,龙村 【关键词】 心肌保护 摘要:目的 观察在HTK液和UW液中加入尼可地尔:Nicorandil:对心肌保存液保存效果的影响。方法 实验分为4组:UW液:U:组 ;HTK液:H:组;UW液组+Nicorandil:U+N: 组;HTK液+Nicorandil:H+N: 组;每组8只大白鼠。麻醉和抗凝后,快速取下鼠心并悬挂在Langendorff灌注模型上灌注,测定血流动力学基础值。分别用四组保存液灌停离体鼠心并低温:4?:浸泡保存6h。复温、复灌后再次测定血流动力学值,留取标本分别测定心肌水含量、心肌酶漏出量、心肌细胞ATP和CP含量和心肌细胞超微结构变化。结果 心肌血流动力学恢复率: H+N组，U+N组，H组，U组。心肌水含量:4组间差异无显著意义。灌脉流出液中心肌酶漏出量:H+N组，H组，U+N组，U组。心肌中ATP和CP含量:H+N组，U+N组，H组，U组。心肌细胞超微结构变化:H+N组心肌损害最轻,H组轻于U+N组,U组心肌损害最严重。结论 HTK液和UW液都是比较合适的心肌保存液,HTK液对心肌的保护作用优于UW液,钾离子通道开放剂Nicorandil 能够善器官保存液HTK液和UW液对心肌的保存效果。 关键词:HTK液;UW液;尼可地尔;心肌保护 The Myocardial Preservation Effect of Nicorandil in HTK Solution and UW Solution Abstract: OBJECTIVE We investigated the efficacy of HTK solution and UW solution with Nicorandil:NCR: in the isolated rat heart models. METHODS The hearts were divided into four groups: UW solution :U : group; HTK solution :H : group; UW solution with Nicorandil :U+N : group; HTK solution with Nicorandil : H+N: group. The hearts isolated from Wistar rats were mounted on a Langendorff apparatus to estimate baseline hemodynamic values. They were arrested and stored at 4? in each preservation solution for 6 hours. The recovery of myocardial function were measured. Myocardial tissue water content was evaluated. Myocardial tissue Adenosine Triphosphate (ATP) and Creatine Phosphate(CP) content in each group were also measured. The leakage of myocardial enzymes were measured as well. Finally, myocardial ultrastructure was observed. RESULTS The recovery rate of myocardial function: the group of H+N > the group of U+N > the group of H > the group of U. The myocardial tissue water content: there was no significant changes in four groups; The leakage of myocardial enzymes: the group of H+N < the group of H < the group of U+N < the group of U. The level of ATP and CP in myocardial tissue: the group of H+N > the group of U+N > the group of H > the group of U. The myocardial ultrastructure: The histological changes of myocardial cell and the damage of vascular endothelial cell were more significant in U+N group compared with that in H+N group. The histological changes were severer in U group than that in U+N group.CONCLUSION These results suggest that HTK solution is more effective than UW solution for myocardial preservation, and that NCR provides still better protection in the heart transplantation. Key words:HTK solution; UW solution; Nicorandil; Myocardial preservation 1967年人类首例心脏移植成功以来,心脏移植作为治疗终末期心脏疾病的 唯一有效手段,其生存率逐年提高,但临床上观察,心脏移植术后30天内死亡 的病例数与供体心脏保存不佳有着明显的相关性。目前,在深低温:0~4?:的 条件下,以UW液(Uinversity of Wisconsin Solution)和HTK液 (Histidine-Trytophane-Ketoglutarate Solution)对心脏的保存效果为佳,但 临床离体心脏保存安全时限只能达到4~6h,1,,且移植后心脏功能都有不同程 度的下降。如何进一步提高心脏保存液的保存效果和尽可能的延长心脏保存的安 全时限是我们要解决的重要课。 尼可地尔:Nicorandil:是一种ATP-K离子通道开放剂,具有选择性的开放 ATP敏感钾离子通道的功能,在心脏保存液中加入尼可地尔有可能提高心脏保存 液的保存效果。本实验的目的是在离体鼠心Langendorff灌注模型上,检验在器 官保存液HTK液和UW液中加入钾离子通道开放剂尼可地尔对心脏保存效果的影 响。 1 材料与方法 1.1 实验动物和分组 选用Wistar大白鼠32只,雌雄各半,体重300~400g,由北京阜外心血管病医院实验动物科提供。随机分为四组:UW液:U:组、HTK液:H:组、UW液+Nicorandil 组:U+N:、HTK液+Nicorandil:H+N: 组,每组8只。 1.2 实验方法 实验模型的建立、离体鼠心的切取、灌注和低温保存: 大白鼠称体重后,腹腔注射戊巴比妥钠:65mg/kg:麻醉,仰卧固定于实验台上,游离出股静脉,经股静脉内注射肝素:3mg/kg:抗凝。迅速开胸,在主动脉和右锁骨下动脉交界处切断肺动、静脉,取出心脏,立即放入0~4? K-H缓冲液中,冲洗掉残留在主动脉内的血液。主动脉插管后,迅速移至Langendorff灌注模型灌注针上,用K-H缓冲液持续灌注,灌注压为75cmH2O,整个灌注期间用95,O2和5%CO2混合气体平衡,温度维持在37?。肺动脉根部切开,使冠状动脉回流液引流充分。从开胸取心至灌注开始要在50~70s内完成,超过70s应放弃实验。灌注3min后,切开左心耳,经左心房、二尖瓣内,将连接有测压导管的心室球囊送入左心室,导管用生理盐水充满,勿存留气体,另一端连接多导生理记录仪。往心室球囊内缓慢注射适量生理盐水:40~60μl:,使左心室舒张末压为10mmHg。15min后,心脏搏动可达到稳定状态,测定血流动力学基础值,包括左室收缩末压(LVESP)、左室舒张末压(LVEDP)、左室发展压(LVDP)、左室压力微分(?dp/dt)和冠脉流量。 降低灌注温度至30?以下后,经主动脉根部分别灌注4?的四组心脏保存液,根据冠脉流量调节灌注速度,灌注压为75cmH2O。心脏停跳后,每只心脏在四种心脏保存液中分别低温:0~4?:浸泡保存6h。 6h后,复温至37?,重新开始心脏灌注。15~20min以后,心脏搏动达到稳定状态,每隔10min测定一次血流动力学值和冠脉流出量,连续测定6次。复灌后35min,留取冠脉流出液2ml,置于-20?冰箱中保存,以测定心肌酶漏出量。心脏灌注完成后,于左心室上取一块心肌:重量大于200mg:,每次位置尽可能一致,置于液氮罐中保存,以备测定心肌ATP和CP含量。另取一块心肌组织,称湿重后放入100?的烘箱中烘烤24h,再次称干重,计算心肌含水量。心肌含水量 =,:湿重-干重:/ 湿重,×100%。每组中随机选取一个心脏,留取标本,用3%戊二醛溶液固定后,置于4?冰箱中保存,以备电子显微镜检查。 2 结果 2.1 血流动力学恢复率和冠脉流量恢复率 :1:从总体趋势来看,血流动力学恢复率的四项指标:LVESP、LVEDP、LVDP、?dp/dt:之间保持着明显的相关性和一致性,在复灌后25~45min,离体鼠心功能恢复到最佳状态,然后呈逐渐下降趋势。H+N组高于H组:P<0.05:;U+N组高于U组:P<0.05:;H+N组和H组明显高于U+N组和U组:P<0.05:。:2:复灌后U+N组和U组冠脉流量恢复率呈逐渐上升趋势,H+N组和H组冠脉流量恢复率呈逐渐下降趋势。H+N组和H组明显高于U+N组高和U组,H+N组和H组、U+N组和U组差异均无显著意义。见表1。表1 四组心功能基础值和复灌后恢复 率:略: 注:LVESP、LVESP和LVDP:单位为mmHg;?dp/dt:单位为mmHg/s;CBF:单位为ml/min。 2.2 心肌内水含量、ATP和CP含量 :1:四组间心肌含水量差异无显著意义。:2:ATP和CP含量:H+N组高于 <0.05:; H组明显高于U组:P<0.01:。 H+N组的高于U+N组:P<0.01:;H组:P U液+N组与U组差别无显著意义,见表2。表2 心肌含水量表(略) 注:U=UW液;H=HTK液;N= Nicorandil 2.3 冠脉流出液中心肌酶和漏出量 心脏复灌35min后,GOTz、CKz、CK-MB、LDH1漏出量:U组最高,明显高于其它三组:P<0.05:,其它三组间差别无显著意义。LDHz 和ALTc漏出量:四组间差别无显著意义。见表3。 表3 心肌酶漏出量表:略: 注:U=UW液;H=HTK液;N= Nicorandil 2.4 电镜结果 见图1~5。 3 讨论 本实验观察了在UW液和HTK液中加入钾离子通道开放剂尼可地尔后,对心脏保存效果的影响。结果证明,在UW液和HTK液中加入尼可地尔后,其血流动力学指标、生化指标、组织形态学指标均优于单独HTK液和UW液组。现就尼可地尔对改善UW液和HTK液的心脏保存效果进行分析。 1975年德国人Bretsheneide,2,领导的小组研制成功了HTK液,并发现其对心肌保存效果良好。1985年HTK液开始用于心脏移植的心脏保存。HTK液是一种由低钠,稍高钾:钾离子浓度为10mmol/L:和组氨酸为缓冲剂:组氨酸浓度为180mmol/L:组成的等渗性液体。其最主要特点是加入了具有强大缓冲能力的的组氨酸缓冲系统,可以有效的防止细胞水肿。心肌细胞缺血缺氧时,心肌内的储能物质,特别是CP和ATP分解增加,使心肌细胞内的CP和ATP含量急剧下降,解除了对糖酵解的抑制。同时,由于ATP减少,ADP、AMP和无机磷酸盐增加,使磷酸果糖激酶活性也增加,加速了糖酵解的产能过程。在严重缺血缺氧时,细胞内的乳酸堆积,形成严重的酸中毒反而抑制糖酵解的过程。糖酵解产生的ATP虽少却是缺血心肌的最重要的能量来源,对维持细胞活性有着重要的意义。HTK液能有效的抑制酸中毒、减少氢离子的堆积,解除了糖酵解的抑制, ATP有较大的生存率,使心肌细胞得到保护。2000年Saitoh Y,Hashimoto M ,3,等用离体鼠心工作模型,在4?下保存离体鼠心8h后复灌,结果表明HTK液对鼠心肌具有良好的保存效果,且优于UW液。 1988年美国威斯康星大学的Belzer,4,和他的研究小组研制成功UW液,极大的延长了移植器官对低温缺血的耐受时间。UW液对心肌有较好的保存效果,但比HTK液保存效果稍差。Oppell UO和Peiffer S,7,.等实验证明,UW液对冠状血管内皮细胞有损害,对心肌细胞的保护效果不如HTK液,并推测UW液的高钾:125mmol/L:特点可能是其对心肌细胞和冠状血管内皮细胞造成损害的直接原因,本实验的结果也支持上述观点。另外,UW液中加入了羟乙基淀粉、乳糖醛酸和蜜三糖等新成分,使UW液粘滞性很高,也可能对心肌细胞和冠状血管内皮细胞造成损害。 尼可地尔是一种硝酸盐化合物和K-ATP通道开放剂:PCO:,具有保护心肌细胞的作用。K-ATP通道是钾离子通道的一种,已经在体内多种组织中发现,其开放受细胞内ATP生理浓度抑制, ATP与细胞内膜结合,缩短K-ATP通道开放的时间,当细胞内的ATP浓度降低到一定程度,K-ATP通道开放。在缺氧、缺血、代谢障碍以及特殊钾离子通道开放剂作用下,都可以使K-ATP通道开放,8,。PCO激活K-ATP通道,引起心肌细胞的动作电位明显缩短,血管平滑肌超级化。K-ATP通道开放和动作电位缩短可减少钙离子内流,防止钙超载,继而抑制心肌和平滑肌细胞收缩,减少ATP消耗,9, 。另外,尼可地尔对冠状血管平滑肌有舒张作用。尼可地尔对心肌细胞的保护作用具有浓度依赖性,随着尼可地尔浓度的增加,其对心肌细胞的保护的效果越好,一般其浓度可达到1.0mmol/L,但高剂量的尼可地尔也会产生毒性反应。K-ATP通道开放剂的作用可以被磺尿类药物:如Glibemclamide:阻断。 随着对K-ATP通道的研究不断深入,钾离子通道开放剂在心肌保护中的重要作用也逐渐为人们所认识,一些学者逐步将钾离子通道开放剂引入心脏外科手术的心肌保护中。本实验结果证明HTK液和UW液加入尼可地尔明显提高了HTK液和UW液对心肌的保护效果。心肌的ATP和 CP含量、冠脉流出液心肌酶漏出量、血流动力学恢复率以及形态学等改变均有明显改善。HTK液+尼可地尔组对心肌的保护效果明显好于UW液+Nicorandil组,其原因主要在于UW液过高的钾离子浓度和高粘滞性对心肌细胞及冠状血管内皮细胞有一定程度的损害。Cu K,Kin S等的实验表明只有在细胞外低钾:K+<24mmol/L:的情况下,尼可地尔才能充分 发挥K-ATP通道开放剂的作用。本实验得出得结论是尼可地尔提高了HTK液和 UW液对心肌的保护效果,且尼可地尔对HTK液的作用明显优于UW液。 参考文献: ,1,Thomas FT, Szentpetery SS. 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