左旋精氨酸與氧自由基的相互作用

1、    左旋精氨酸與氧自由基的相互作用        摘要目的：研究左旋精氨酸與氧自由基間的相互作用。方法：14只離體大白鼠心臟模型，分別予含5左旋精氨酸高鉀停跳液（實(shí)驗(yàn)組）或單純高鉀停跳液（對(duì)照組），使心臟停博60分鐘，再以KHBB緩沖液復(fù)灌30分鐘。觀察復(fù)灌后鼠心的冠脈流量、心搏率和左室內(nèi)壓，并測(cè)定心肌勻漿內(nèi)乳酸（LA）、丙二醛（MDA）、黃嘌呤氧化酶（XOD）和超氧化物歧化酶（SOD）含量。結(jié)果：復(fù)灌時(shí)實(shí)驗(yàn)組冠脈流量明顯多于對(duì)照組，鼠心搏率和節(jié)律恢復(fù)也早。實(shí)驗(yàn)組復(fù)灌時(shí)左

2、室內(nèi)壓無(wú)顯著變化，而對(duì)照組鼠心左室內(nèi)壓在收縮相和舒張相均明顯上升（36和73）。復(fù)灌30分鐘時(shí)，對(duì)照組心肌勻漿LA，MDA和XOD均比實(shí)驗(yàn)組分別高20（P0.05）、26（P0.01）和36（P0.001），而SOD僅為實(shí)驗(yàn)組的87（P0.001）。結(jié)論：左旋精氨酸可通過(guò)促進(jìn)NO生成與釋放，減少氧自由基的生成，進(jìn)一步減少ONOO-的產(chǎn)生，從而減輕自由基對(duì)心肌細(xì)胞的損傷，達(dá)到心肌保護(hù)作用。關(guān)鍵詞左旋精氨酸氧自由基心肌再灌注損傷 The lnteraction of L-arginine and Oxygen RadicalsJiang Zhen，Guo Kefang，Dong Sufei(Dep

3、artment of Anesthesiology，ZhongShan Hospital，Shanghai Medical University 200032)AbstractObjective：To study the interaction of L-arginine and oxygen radicalsMethods：Fourteen Sprague-Dawley rat hearts were randomly divided into two groups：control group（crystal cardioplegia，C group）and test group （ctys

4、tal cardioplegiaL-arginine，T group）Before cardiac arrest and at10，20 and 30 min after reperfusion，coronary blood flow（CBF），heart rates（HR） and left ventricular pressure（LVP） were observedAfter reperfusion for 30 min，rat hearts were homogenized and the concentrations of lactic acid（LA），malonylaldehyd

5、e（MDA），superoxide dismutase （SOD），xanthine oxidase（XOD） in homogenate were measuredResults：After reperfusion CBF in T group was significantly higher than that in C groupNo significant changes were found in LVP of T group after reperfusion，but the left ventricular systolic and diastolic pressures in

6、C group increased significantly by 36 and 73 respectively after reperfusionThe concentrations of LA，MDA and XOD in C group were significantly higher than those in T group，but the concentration of SOD were lowerConclusion：L-arginine can reduce the generation of oxygen radicals and protect effectively

7、 myocardium from oxygen radicals during ischemiareperfusionKey wordsL-arginineOxygen radicalsMyocardial reperfusion injury細(xì)胞內(nèi)鈣代謝紊亂、氧自由基的產(chǎn)生和中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)是造成心肌缺血再灌注損傷的三個(gè)主要途徑1，在主動(dòng)脈阻斷前，冠狀動(dòng)脈內(nèi)NO治療可減輕缺血再灌注引起的心肌和冠脈損害2。本實(shí)驗(yàn)以離體鼠心模型，探討左旋精氨酸（L-arg）與氧自由基之間的相互作用與關(guān)系，試對(duì)L-arg保護(hù)心肌，減輕缺血再灌注作用的機(jī)制作進(jìn)一步探討。材料與方法動(dòng)物模型制備14只SD大白鼠（2002

8、20g）戊巴比妥鈉麻醉和肝素化后，取出心臟，主動(dòng)脈插管，建立改良Langendorff離體鼠心灌注模型，以充有95O25CO2的碳酸氫鹽緩沖液（KHBB）逆行灌注，灌注壓為8.3kPa，恒溫37。由左房經(jīng)二尖瓣口將球囊置入左室，測(cè)量左室內(nèi)壓。灌注10分鐘后，對(duì)照組給以高鉀停跳液3ml，而實(shí)驗(yàn)組注入含5L-arg高鉀停跳液使心臟在持續(xù)低溫（20）下停搏，30分鐘后各補(bǔ)加1.5ml的停跳液，60分鐘后復(fù)灌。觀測(cè)方法觀察基礎(chǔ)狀態(tài)和復(fù)灌10、20、30分鐘四個(gè)時(shí)段的冠脈流量、心搏率和左室內(nèi)壓。復(fù)灌30分鐘后，取下心臟，低溫制作勻漿，離心取上清液，用UV-754紫外分光光度儀測(cè)定乳酸（LA）：酶偶聯(lián)四唑

9、鹽比色法；丙二醛（MDA）：硫代巴比妥酸比色法；黃嘌呤氧化酶（XOD）：二氯化硝基四氮唑鹽還原法；超氧化物歧化酶（SOD）：黃嘌呤氧化酶法。統(tǒng)計(jì)分析所有數(shù)據(jù)以±s表示，均數(shù)間采用t檢驗(yàn)分析，P0.05為差異顯著。結(jié)果復(fù)灌30分鐘時(shí)實(shí)驗(yàn)組鼠心冠脈流量與基礎(chǔ)時(shí)相比有逐漸升高趨勢(shì)，而對(duì)照組冠脈流量呈進(jìn)行性減少，兩組間差異明顯。復(fù)灌10分鐘時(shí)心搏率均較停搏前明顯減慢，對(duì)照組尤甚，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組分別減慢30和20，以后逐漸增快，至復(fù)灌20分鐘時(shí)實(shí)驗(yàn)組已恢復(fù)到基礎(chǔ)狀態(tài)，而對(duì)照組仍慢21，甚至在30分鐘時(shí)仍低于基礎(chǔ)狀態(tài)15（表13）。復(fù)灌時(shí)，實(shí)驗(yàn)組收縮相左室內(nèi)壓僅有上升趨勢(shì)（11），但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義

10、，舒張相無(wú)明顯改變。而對(duì)照組左室內(nèi)壓明顯升高，尤以舒張相升高顯著，30分鐘時(shí)收縮相和舒張相分別為基礎(chǔ)狀態(tài)的135和173（表2）。對(duì)照組心肌勻漿上清液LA、MDA和XOD含量均比實(shí)驗(yàn)組高，分別為實(shí)驗(yàn)組的119.9（P0.05）、126.2（P0.01）和135.5（P0.001）。而SOD比實(shí)驗(yàn)組低，僅為實(shí)驗(yàn)組的86.6（P0.001）（表3）。表1各組基礎(chǔ)值（±s）HR（bpm）BP（mmHg）冠脈流量（mlmin）基礎(chǔ)組194.75±21.26139.80±11.5273.2±14.485.26±0.24實(shí)驗(yàn)組207.25±49.

11、09138.45±16.8464.57±12.835.28±0.46對(duì)照組201.00±24.23149.00±20.6170.50±9.195.38±0.45表2復(fù)灌后血流動(dòng)力學(xué)變化（±s）基礎(chǔ)值復(fù)灌10min復(fù)灌20min復(fù)灌30min實(shí)驗(yàn)組HR（bpm）207.3±49.1166.0±20.4?197.0±18.9?198.7±23.0?BP（mmHg）138.5±16.864.6±12.8152.9±16.997.1±16.9?

12、150.1±16.191.9±35.6?153.2±17.090.3±23.6?對(duì)照組HR（bpm）201.0±24.2124.7±9.1159.8±25.8170.5±29.5BP（mmHg）149.0±30.670.5±9.2179.6±19.8120.5±21.2179.3±20.3117.8±20.3201.8±14.5122.3±18.9與對(duì)照組比較，?P0.05?P0.01 表3復(fù)灌后心肌勻漿檢查及冠脈流量（±s）

13、冠脈流量（mlmin）MDA（nmolL）LA（mmolL）XOD（NUml）SOD（NUml）實(shí)驗(yàn)組5.58±0.54?3.53±0.33?1.61±0.22?68.53±6.06?182.10±5.18?對(duì)照組4.74±0.534.45±0.521.93±0.2792.88±7.69157.72±6.89與對(duì)照組比較，?P0.05?P0.01?P0.001 討論L-arg是NO的生理性前提，經(jīng)NO合成酶（NOS）作用后生成NO。心肌缺血再灌注時(shí)L-arg缺失，心肌內(nèi)NOS活性降低，缺血再灌注

14、心肌產(chǎn)生一些抑制NO合成并使其失活的物質(zhì)氧自由基等，終致內(nèi)源性NO基礎(chǔ)釋放減少或耗竭3，導(dǎo)致心肌頓抑、心律失常。NO供體藥具有抗心律失常作用，而NOS抑制劑可使再灌注期室顫發(fā)生率明顯升高4。本實(shí)驗(yàn)也注意到L-arg可使離體鼠心率較對(duì)照組提前恢復(fù)，提示在缺血再灌注損傷中，NO似乎可作為一種內(nèi)源性抗心室顫動(dòng)因子保護(hù)心臟5。提供外源性L-arg，可通過(guò)L-arg-NO通路，促使NO生成增加。NO的心肌保護(hù)作用可能與NO擴(kuò)張局部血管、阻止血小板凝聚、減少淋巴細(xì)胞及中性粒細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮細(xì)胞、升高心肌cGMP及中和或直接清除氧自由基有關(guān)6。本實(shí)驗(yàn)缺血再灌注后對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組相比收縮相和舒張相左室內(nèi)壓明顯

15、升高，且尤以舒張相升高明顯。NO具有多種血管重要調(diào)節(jié)作用，而對(duì)心肌收縮性可能無(wú)重大影響7，但NO可促使心肌松弛，降低舒張張力，有利于心室充盈和心內(nèi)膜下血管供血，是一個(gè)心肌耗氧增加時(shí)有益的急性適應(yīng)機(jī)制，對(duì)維持心肌收縮舒張功能有利。本研究注意到復(fù)灌后實(shí)驗(yàn)組乳酸產(chǎn)量明顯低于對(duì)照組，提示L-arg有利于心肌細(xì)胞內(nèi)ATP水平的維持，可能與其作為能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的底物或與NO減少ATP分解、增加ATP合成有關(guān)。再灌注時(shí)，由于ATP降解提供黃嘌呤氧化酶底物及白細(xì)胞和補(bǔ)體的激活、磷酸化酶-花生四烯酸的介導(dǎo)、線粒體損害、兒茶酚胺的氧化等一系列因素，使氧自由基產(chǎn)生過(guò)多，引起細(xì)胞膜的脂質(zhì)過(guò)氧化。心肌細(xì)胞暴露于大量氧自由

16、基中，導(dǎo)致細(xì)胞進(jìn)一步損傷，甚至死亡8。氧自由基作為機(jī)體氧化反應(yīng)產(chǎn)物存在于體內(nèi)。正常情況下，這少量的氧自由基可被SOD和觸酶還原成水和分子氧；缺血再灌注時(shí)細(xì)胞內(nèi)鈣超載，激活黃嘌呤氧化酶形成大量黃嘌呤，使細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛也明顯增加。本實(shí)驗(yàn)組鼠心雖也同樣經(jīng)歷缺血再灌注損傷，但XOD和MDA明顯低于對(duì)照組，同時(shí)SOD明顯高于對(duì)照組。提示L-arg不僅能減少SOD的消耗，還能減少XOD的激活，減輕自由基對(duì)細(xì)胞膜的損害。血管內(nèi)皮細(xì)胞不僅產(chǎn)生NO，也同時(shí)分泌氧自由基。它們之間相互拮抗，具有重要的調(diào)節(jié)作用。過(guò)多的氧自由基會(huì)拮抗NO的作用，引起內(nèi)皮細(xì)胞介導(dǎo)的血管舒張功能異常。應(yīng)用氧自由基清除劑、超氧化

17、物歧化酶（SOD）和NO合成底物L(fēng)-arg，不僅可消除內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)NO反應(yīng)消失的障礙，而且適量增加NO，NO通過(guò)清除氧自由基從而抑制過(guò)度的脂質(zhì)氧化。然而，當(dāng)NO和氧自由基的比例為11時(shí)，可發(fā)生生化反應(yīng)，生成具有更強(qiáng)氧化性的過(guò)氧化亞硝酸根（ONOO-），將引發(fā)體內(nèi)自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，加重對(duì)機(jī)體的損傷9。因此認(rèn)為NO對(duì)再灌注損傷既有保護(hù)作用，又有潛在的損傷作用，與再灌注部位活性氧水平高低及機(jī)體抗氧能力有關(guān)。NO的損傷作用與抗損傷作用相互拮抗，維持動(dòng)態(tài)平衡。其中NOO2間的平衡非常重要。因此，適度、及時(shí)地給予NO供體，把NO維持于低水平，使NOO2平衡趨向于生成NO。這樣，既可保留eNOS的生理功能，又

18、不誘導(dǎo)iNOS的合成，也不致于引起NO在體內(nèi)泛濫成災(zāi)而導(dǎo)致廣泛損害10。結(jié)論L-arg可促進(jìn)NO的生成和釋放。只要補(bǔ)充適度、及時(shí)，不僅可減輕再灌注心肌的炎癥反應(yīng)，減少缺血區(qū)血小板和粒細(xì)胞的凝聚，增加冠脈血流，改善心肌缺血，維持心肌收縮性能，降低舒張張力，還可充當(dāng)氧自由基的清除劑，可見(jiàn)是多種機(jī)制的共同作用起到心肌保護(hù)作用的。姜楨（上海醫(yī)科大學(xué)中山醫(yī)院麻醉科200032）郭克芳（上海醫(yī)科大學(xué)中山醫(yī)院麻醉科200032）董蘇斐（上海醫(yī)科大學(xué)中山醫(yī)院麻醉科200032）參考文獻(xiàn)1，Ambrosio G，Chiariello MMyocardial reperfusion injury：mechanis

19、ms and managementA reviewAm J Med，1991，91（Suppl 3c）86-882，姜楨，徐德民，葉磊左旋精氨酸在心臟外科圍術(shù)期的應(yīng)用中華麻醉學(xué)雜志，1998，18150-1523，Ma X-L，Weyrich AS，lefer DJ，et alDiminished basal nitric oxide release after myocardial ischemia and reperfusion promotes neutrophil adherence to coronary endotheliumCirc Res，1993，72403-4124，Wainwright CL，Mactorana PAPirsidomine，a novel nitric oxide donor，suppresses ischemic arrhythmias in anesthetized pigsJ Cardiovasc Pharmacol，1993，22（Suppl 7）44-505，Pabla R，Curtis MJEffects of NO modulation on cardiac arrthythmias in the rat heartCirc Res，