雷米普利对实验性糖尿病大鼠心脏保护作用的研究及超微结构观察

论文摘要

目的：糖尿病患者多伴发的各种类型的心血管疾病，约占糖尿病患者死亡原因的70％，多表现为无症状的心肌缺血、心肌梗死，甚至造成猝死。心肌缺血预适应（ischemic preconditioning，IPC）是一种强有力的内源性心脏保护机制，但IPC的反复短暂缺血本身就是对心肌的一种损伤。某些药物可通过促进机体内源性生物活性物质的合成与释放，激活细胞内信号转导途径，从而不经缺血模拟IPC样心脏保护作用，即药理性预适应（pharmacological preconditioning，PPC）。雷米普利（ramipril，RAM）作为一种长效、强效的血管紧张素转换酶抑制剂，具有较强的血管内皮细胞保护作用和抗心肌肥大等作用，临床应用表明其对高血压、心衰、心肌梗死并发心力衰竭疗效较好。糖尿病中是否存在IPC和PPC目前存在很多的争议，故本实验通过尾静脉注射链脲佐菌素建立大鼠糖尿病模型，并以ramipril连续口服给药4周后，行心脏IPC和缺血／再灌注（ischemia reperfusion，I／R）手术，并在此动物模型基础上观察糖尿病中I／R的损伤及IPC和ramipril对糖尿病心脏的保护作用。方法：健康雄性Wistar大鼠75只，随机分为6组。非糖尿病心肌缺血／再灌注组（NDM+I／R）、非糖尿病心肌缺血预适应组（NDM+IPC）、糖尿病心肌缺血／再灌注组（DM+I／R）、糖尿病模型心肌缺血预适应组（DM+IPC）、rampril治疗糖尿病心肌缺血／再灌注组（RAM+DM+I／R）、rampril治疗糖尿病心肌缺血预适应组（RAM+DM+IPC）。RAM+DM+I／R组、RAM+DM+IPC组动物连续4周用rampril灌胃（1mg／kg·d）；NDM+I／R组、NDM+IPC组、DM+I／R组、DM+IPC组动物连续4周用与药物等体积的生理盐水灌胃。4周灌胃结束后，各组动物均于开胸术后在冠状动脉左前降支下穿过一丝线形成活结。缺血／再灌注组旷置30分钟后将丝线拉紧行30min缺血继之2h灌注；缺血预适应组于30min缺血前行IPC程序，即大鼠心脏经历5min缺血继之5min再灌注，重复3次。各组动物连续监测心率、血压、ST-段变化以及缺血期心律失常情况；于再灌注2h末行台盼蓝、TTC染色，或取左心室组织行HE染色，定量和定性测定心肌坏死情况；每组各有3只大鼠于再灌注2h末取心尖与心脏穿线部位之间中1／3处的左心室前壁心肌组织，在电子显微镜下观察心肌超微结构改变。实验结果：1．非糖尿病心脏I／R的损伤及IPC的保护作用：NDM+I／R组心肌损伤严重，表现为缺血期ST-段抬高（0.476±0.120mV），室早（ventricular premature contraction，VPC）出现时间早（1.96±2.36）、持续时间长（21.03±5.98），室速（ventricular tachycardia，VT）和室颤（ventricular fibrillation，VF）发生率高（80％，60％），心肌梗死面积大（34.82±6.93％）。光镜下见心肌细胞质呈现稍深伊红色，局部淡染，间质略有少量渗出，可见大量炎性细胞。心肌超微结构也显示微血管内红细胞淤滞，大量髓磷体结构；红细胞缗钱样叠积，边缘絮状降解，与血管内壁粘连；心肌细胞肌膜节段性降解，小管系统扩张，心肌纤维排列紊乱；线粒体局灶性降解，附近有糖原堆积。与NDM+I／R组相比，NDM+IPC组显著推迟VPC的出现时间（14.17±6.40 vs 1.96±2.36 min，P＜0.001）、缩短持续时间（8.13±3.66 vs 21.03±5.98 min，P＜0.001）；显著降低VT和VF的发生率（10％vs 80％，P＜0.01；10％vs 60％，P＜0.05）；缩小心肌梗死范围（15.12±3.60％vs 34.82±6.93％，P＜0.001）；光镜下大体结构和电镜下超微结构显示NDM+IPC组可以显著减轻心肌缺血损伤的程度；但缺血期ST-段并无显著性降低（0.457±0.081 vs 0.476±0.120 mV）。可见IPC对非糖尿病大鼠心脏I／R损伤具有明显的保护作用。2．实验性糖尿病心脏I／R的损伤及IPC的保护作用：实验性糖尿病大鼠血糖显著性升高（24.31±4.99 vs 5.86±0.60 mmol／L，P＜0.001），伴有平均动脉压（mean arterial blood pressure，MAP）升高（129.42±15.38 vs 107.90±14.23 mmHg，P＜0.001）。DM+I／R组心肌损伤严重，表现为缺血期ST-段抬高（0.659±0.144 mV）；VPC出现时间早（5.54±3.99min），持续时间长（17.08±5.51min）；VT和VF的发生率高（80％，40％）；心肌梗死面积大（32.29±10.70％）。光镜下见部分心肌纤维断裂，心肌细胞胞质局部凝聚，细胞核固缩；间质水肿严重，可见渗出的红细胞、纤维蛋白以及中性粒细胞。心肌超微结构显示多数血管腔中有红细胞淤滞，血管基膜增厚，有多层化现象，大量髓磷体存在；红细胞边缘降解呈絮状，与内皮细胞壁融成模糊的一片；心肌细胞膜节段性降解，附近有大量髓磷体存在，肌节Z带、I带特征性结构变浅或消失，肌丝排列紊乱；部分线粒体膜降解，嵴及基质结构模糊，嵴的数量减少，周围有糖原颗粒堆积。与NDM+I／R组比较，DM+I／R组VPC出现时间和持续时间、VT和VF发生率、心肌梗死范围均无显著性差异。但是，DM+I／R组MAP水平和心脏缺血期ST-段抬高幅度显著高于NDM+I／R组（103.59±17.90 vs 81.43±10.28mmHg，P＜0.01；0.659±0.144 vs 0.476±0.120mV，P＜0.001）；光镜下大体结构和电镜超微结构也见心肌缺血损伤更加严重。可见，实验性糖尿病大鼠I／R损伤在一定程度上较非糖尿病大鼠更加严重。与DM+I／R组相比，DM+IPC组显著降低心脏缺血期ST-段抬高幅度（0.495±0.111 vs 0.659±0.144 mV，P＜0.01）；推迟VPC的出现时间（13.03±8.94 vs 5.54±3.99 min，P＜0.05）、缩短持续时间（6.67±6.27 vs 17.08±5.51min，P＜0.001）；显著降低VT和VF的发生率（10％vs 80％，P＜0.01；0 vs 40％，P＜0.01）；缩小心肌梗死范围（15.54±9.42％vs 32.29±10.70％，P＜0.001）。光镜下大体结构和电镜下超微结构均显示DM+IPC组可以显著减轻心肌缺血损伤程度。可见，IPC对实验性糖尿病大鼠心脏I／R损伤具有保护作用。3．Ramipril对实验性糖尿病心脏的保护作用：3．1 Ramipril对I／R损伤的PPC保护作用与DM+I／R组相比，RAM+DM+I／R组显著降低MAP水平（95.35±10.80 vs 103.59±17.90 mmHg，P＜0.05）；显著降低心脏缺血期ST-段抬高幅度（0.407±0.095 vs 0.659±0.144 mV，P＜0.001）；推迟VPC的出现时间（12.14±5.97 vs 5.54±3.99 min，P＜0.01）、缩短持续时间（11.11±5.41 vs 17.08±5.51min，P＜0.05）；显著降低VT和VF的发生率（40％vs 80％，P＜0.01；10％vs 40％，P＜0.01）；缩小心肌梗死范围（14.19±6.53％vs 32.29±10.70％，P＜0.001）。光镜下大体结构和电镜下超微结构均显示RAM+DM+I／R组可以显著减轻心肌缺血损伤的形态学变化。可见，ramipril对实验性糖尿病大鼠I／R损伤具有保护作用。3．2 Ramipril对实验性糖尿病心脏的保护作用与IPC无差异：与DM+IPC组比较，RAM+DM+I／R组仅在心脏缺血立即见ST-段抬高幅度显著降低（0.196±0.083 vs 0.286±0.118 mV，P＜0.05）；但其VT和VF的发生率有所增高（40％vs 10％，P＜0.01；10％vs 0，P＜0.01）。MAP水平、VPC出现时间和持续时间、心肌梗死范围均无显著性差异。光镜下大体结构和电镜下超微结构显示两组间心肌缺血损伤没有明显差异。可见，ramipril与IPC对实验性糖尿病大鼠心脏的保护作用相当。3．3 Ramipril与IPC对实验性糖尿病心脏保护作用无协同作用：分别与DM+IPC组、RAM+DM+I／R组比较，RAM+DM+IPC组MAP水平、缺血期ST-段、VPC出现时间和持续时间、VT和VF的发生率、心肌梗死范围均无显著性差异。光镜下大体结构和电镜下超微结构显示心肌缺血损伤无明显改善。可见，ramitpril与IPC对实验性糖尿病心脏保护作用无协同作用。实验结论：1．IPC对实验性糖尿病4w大鼠心肌I／R损伤具有保护作用。2．Ramipril（1mg／kg）对实验性糖尿病4w大鼠具有IPC样心脏保护作用。3．Ramipril（1mg／kg）对实验性糖尿病4w大鼠的PPC保护作用与IPC相当，且两者不存在协同作用。

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