阜外极化停搏液大鼠离体心肌保护效果研究

【摘要】  目的 研究阜外极化停搏（FWP）液对大鼠离体心肌保护的效果。方法 SD大鼠24只，随机分为四组，对照组,STH-2液（St.Thomas Ⅱ）组 ,HTK液(histidine-trptophan-ketoglurate)组和FWP液(fuwai polarizing) 组。除对照组，其他各组心脏均在4℃心肌保护液中保护1 h。观察左心室功能恢复情况、冠状动脉流量(CF)、冠状静脉引流液中肌酸激酶同工酶（CKMB）、乳酸脱氢酶（LDH）、肌钙蛋白I(cTnI)含量以及心肌细胞的超微结构等。结果 各实验组心功能指标均有不同程度下降。FWP组和HTK组LVDP，CF和-dp/dtmax显著高于STH-2组（P<0.01）；FWP组dp/dtmax 显著高于HTK组和STH-2组(P<0.01)；FWP组和HTK组心肌酶CKMB、LDH和cTnI含量显著低于STH-2组。心肌超微结构显示FWP组和HTK组超微结构保存较好，损伤比对照组小。结论 FWP液组对心肌保护效果明显优于STH-2液组，与HTK液相似。

【关键词】  心肌保护 停搏液 大鼠

    Abstract: OBJECTIVE   To investigate the myocardial protective effect of  Fuwai polarizing solution(FWP) on the isolated rat heart. METHODS  SD rats (n=24) were randomly divided into 4 groups: control group,STH-2 group, HTK group and FWP group .Except for control group ,the hearts were preserved by respective cardioplegic solutions (1h, 4℃). Degree of the  left ventricular function,coronary artery flow (CF)，myocardial enzyme contents(CKMB，LDH，cTnI) in coronary venous blood and myocardial ultrastructural changes were assessed. RESULTS  The experimental groups had different degree of decline heart function.Group FWP and group HTK had increase in LVDP,-dp/dtmax and CF compared with group STH-2（P<0.01）.Group FWP showed remarkably increase dp/dtmax compared with group HTK and STH-2 group（P<0.01）.Release  of  CKMB，LDH and cTnI showed observably decreased in FWP group and HTK group than in STH-2 group.There was less damage of myocardial ultrastructural in FWP group and HTK group．CONCLUSION  FWP solution shows a better effect than STH-2 solution and it has a similar heart protective effect with HTK solution.

    Key words：  Myocardial protection;Cardioplegia solution；Rats

    目前临床使用的停搏液多采用高钾使心肌细胞膜电位去极化而停搏于舒张期，但心肌细胞膜电位的变化会造成心肌细胞膜离子和能量的失衡，进而影响停搏期心肌保护效果。阜外极化停搏（FWP）液通过对钠通道的阻滞使心脏停搏在静息状态，此时心肌细胞膜电位不发生变化，从而减少心脏停搏期间的能量消耗，进而达到良好的心肌保护作用。本研究旨在观察与探讨FWP极化停搏液的心肌保护效果。

    1  材料和方法

    1.1  试剂和仪器  STH-2液和FWP液（北京阜外配制），HTK液（德国克勤化学制药），超级恒温器（WC10905重庆实验设备厂），Powerlab八通道生理记录仪和血流动力学机软件Powerlab chart 5（澳大利亚ADInstruments PtyLtd），恒温循环器(HX-10555，北京四环仪器厂),Stockert血泵(Gemany)，混合气(O2：CO2=95％：5％，北京普莱克斯公司)。

    1.2  实验动物  成年雄性SD大鼠,体重(300±30)g (北京阜外心血管病医院动物中心实验室提供)。24只SD大鼠随机分四组，每组6只。①对照组：离体心脏直接K-H液灌注60 min。②STH-2组：离体心脏用STH-2液灌注停搏并4℃保存60 min后，K-H液灌注60 min。③HTK组：离体心脏用HTK液灌注停搏并4℃保存60 min后，K-H液灌注60 min。④FWP组：离体心脏用FWP液灌注停搏并4℃保存60 min后，K-H液灌注60 min。

    1.3  Langendorff模型建立  SD大鼠称重后腹腔注射戊巴比妥钠（60 mg/kg），仰卧固定，股静脉注射肝素3 mg/kg，开胸后于主动脉和右锁骨下动脉交界处离断主动脉，取出心脏。对照组取出心脏后固定在Langendorff灌流装置上，用K-H液经主动脉恒压恒温(76 mmHg，37℃)灌注，肺动脉根部切开，使冠脉循环回流液充分引流，剪开左心耳，将压力传感器球囊插入左心室,与Powedab系统连接。平衡灌注10 min待离体鼠心收缩逐渐稳定后,开始记录血流动力学数据。实验组取出心脏后立即经主动脉根部分别灌注三种不同的心脏停博液液，待心脏停跳后分别置于不同的心肌保存液中，在4℃条件下保存60 min后，心脏被重新置于Langendorff装置上复灌60 min，灌注条件同对照组一致。复灌开始后的前10 min作为心脏复苏后的稳定期，10 min后开始测定血流动力学指标。

    1.4  指标测定  离体心血流动力学稳定后，全程监测心功能指标，LVDP、HR、±dp/dt、冠状动脉流量（CF）。平衡灌注10 min后，每隔10 min接冠脉流出液，测量其体积，取平均值；收集冠脉回流液测心肌酶CKMB、LDH和心肌肌钙蛋白I（cTnI）含量。复灌60 min后，分别从各组左室前壁相同部位取内膜侧组织一小块，制备电镜标本，观察各组心肌超微结构的改变。

    1.5  统计学处理  应用SPSS11.5软件处理数据，数据以均数±标准差（±SD）表示，组间比较采用ANOVA方差分析，以P＜0.05为具有统计学意义。

    2  结  果

    2.1  血流动力学参数  实验组LVDP，dp/dtmax，-dp/dt明显低于对照组（P＜0.05），HR各组无显著性差异。FWP组LVDP，dp/dtmax，-dp/dt明显高于STH-2组（P＜0.01）；FWP组dp/dtmax明显高于HTK组（P＜0.01），FWP组LVDP，-dp/dt与HTK组无显著性差异。见表1。

    2.2  CF和LDH、CKMB、cTnI含量  FWP组CF高于STH-2组和HTK组（P＜0.001）；CKMB、cTnI含量FWP组明显高于对照组（P＜0.05），而低于STH-2组（P＜0.05）；LDH含量FWP组明显高于对照组（P＜0.05），而低于HTK组和STH-2组（P＜0.05）。见表2。

    2.3  心肌超微结构  对照组心肌结构清晰，心肌纤维排列整齐，肌节清晰，线粒体嵴排列整齐；FWP组心肌肌原纤维排列清晰整齐，偶见内质网扩张；HTK组心肌肌纤维疏松，线粒体轻度水肿，嵴排列尚整齐，内质网轻度扩张，间质轻度水肿；STH-2组部分心肌纤维溶解，T管扩张、内质网扩张，线粒体轻度肿胀，部分线粒体嵴模糊不清。（见图1-4）。

    3  讨  论

    目前我国临床普遍使用的停博液是高钾去极化停搏液，主要是STH-2液（K+=20 mmol/L），但有研究显示心脏手术中心肌保护效果不佳可能与高钾停搏液对心脏的损害作用有关。其可能的损害机制有：① 去极化停搏液使细胞膜电位降到-50 mv以下，膜电位在-60 mv～15 mv之间存在内向窗口电流使心肌易发生钠超载；② 去极化状态下肌浆网内钙外流加重了缺血再灌注时钙超载；③ 高钾可导致血管内皮细胞和血管的自主调节功能受损。以上因素共同作用，加重心肌损伤，不利于心功能恢复。HTK液是基于高钾停搏液研制的相对低钾的停搏液（K+=9 mmol/L），同时调整了胶体渗透压和缓冲对，心肌保护效果肯定，是目前临床长时间心脏手术和小儿心脏手术最常用的心肌停搏液，但其价格昂贵，尚无法在临床广泛使用。表1  各组血流动力学参数 注：*与对照组比较有显著差异P＜0.05；▲与STH-2组比较有显著差异P＜0.01;※与HTK组比较有显著差异P＜0.01表2  各组冠脉流出量和LDH、CKMB、cTnI含量

    目前极化停搏液正引起学者的关注［1-3］，本研究在自行研制的改良心脏停搏液FWP液［4］的基础上加入利多卡因和腺苷，并将钾离子浓度调为接近血液正常钾离子浓度（5.8 mmol/L）。FWP液停搏机理不同于高钾停搏液，其通过阻滞快钠通道，防止动作电位发生，使心肌停搏在舒张期。腺苷是机体能量代谢的产物，主要来源于ATP降解和SAH水解［5-6］；它能开放K+ATP通道，使心肌细胞膜超极化，进而触发早期和延期心脏保护效应（类似IPC效应）；还是心肌缺血缺氧的负反馈调节因子［7］。利多卡因通过阻滞钠通道防止细胞膜去极化，防止动作电位发生，防止离子流动造成细胞内环境紊乱，防止细胞水肿和钙超载导致的细胞凋亡。此外利多卡因可防止中性粒细胞CD11b/CD18与血管壁ICAM-1的黏附，阻止中性粒细胞的激活和呼吸爆发引起的炎性反应［8］。

    本研究结果显示，离体大鼠心脏停搏后保存于三种不同心肌停搏液中1小时后，心脏功能均有不同程度的降低。实验显示与对照组相比，各实验组心功能指标均有不同程度下降，且FWP组和HTK组LVDP和-dp/dtmax显著高于STH-2组；FWP组dp/dtmax和CF显著高于HTK组和STH-2组，说明FWP组和HTK组心功能下降程度要明显轻于STH-2组，这一结果与Dobson等人的研究结果相似［1］。FWP组和HTK组LDH、CKMB、TnI含量显著低于STH-2组，说明FWP液的心肌保护效果要明显好于STH-2液；同时FWP组dp/dtmax比HTK组显著增高，说明FWP组在保护心肌顺应性方面还略优于HTK组。电镜显示STH-2组部分心肌纤维溶解，T管扩张、内质网扩张；线粒体轻度肿胀，部分线粒体嵴模糊不清，说明心肌损害较重。FWP组心肌肌原纤维排列清晰整齐，偶见内质网扩张。HTK组心肌肌纤维疏松，线粒体嵴排列尚整齐，内质网轻度扩张，说明FWP液对心肌保护效果与HTK液相似。Jonathon［9］的研究显示腺苷和利多卡因有减小心肌梗死面积的作用。本研究中，FWP停搏液使心脏停搏在极化状态，避免了心肌细胞膜电位变化，减少了心脏停搏期间的能量消耗可能是其获得较好保护作用的主要原因。

    FWP液通过调整缓冲对，降低了钾离子浓度，避免了高钾对心肌和冠脉内皮细胞的损伤，并加入利多卡因和腺苷等心肌保护成分，显示出较好的心肌保护作用，明显优于STH-2液，与HTK液作用相似，具有良好的临床应用前景。

【】
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