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（實驗組）或單純高鉀停跳液（對照組），使心臟停博60分鐘，再以KHBB緩沖液復灌30分鐘。觀察復灌后鼠心的冠脈流量、心搏率和左室內壓，并測定心肌勻漿內乳酸（LA）、丙二醛（MDA）、黃嘌呤氧化酶（XOD）和超氧化物歧化酶（SOD）含量。結果：復灌時實驗組冠脈流量明顯多于對照組，鼠心搏率和節(jié)律恢復也早。實驗組復灌時左

2、室內壓無顯著變化，而對照組鼠心左室內壓在收縮相和舒張相均明顯上升（36和73）。復灌30分鐘時，對照組心肌勻漿LA，MDA和XOD均比實驗組分別高20（P0.05）、26（P0.01）和36（P0.001），而SOD僅為實驗組的87（P0.001）。結論：左旋精氨酸可通過促進NO生成與釋放，減少氧自由基的生成，進一步減少ONOO-的產生，從而減輕自由基對心肌細胞的損傷，達到心肌保護作用。關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細胞內鈣代謝紊亂、氧自由基的產生和中性粒細胞浸潤是造成心肌缺血再灌注損傷的三個主要途徑1，在主動脈阻斷前，冠狀動脈內NO治療可減輕缺血再灌注引起的心肌和冠脈損害2。本實驗以離體鼠心模型，探討左旋精氨酸（L-arg）與氧自由基之間的相互作用與關系，試對L-arg保護心肌，減輕缺血再灌注作用的機制作進一步探討。材料與方法動物模型制備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，測量左室內壓。灌注10分鐘后，對照組給以高鉀停跳液3ml，而實驗組注入含5L-arg高鉀停跳液使心臟在持續(xù)低溫（20）下停搏，30分鐘后各補加1.5ml的停跳液，60分鐘后復灌。觀測方法觀察基礎狀態(tài)和復灌10、20、30分鐘四個時段的冠脈流量、心搏率和左室內壓。復灌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)計分析所有數(shù)據(jù)以±s表示，均數(shù)間采用t檢驗分析，P0.05為差異顯著。結果復灌30分鐘時實驗組鼠心冠脈流量與基礎時相比有逐漸升高趨勢，而對照組冠脈流量呈進行性減少，兩組間差異明顯。復灌10分鐘時心搏率均較停搏前明顯減慢，對照組尤甚，對照組和實驗組分別減慢30和20，以后逐漸增快，至復灌20分鐘時實驗組已恢復到基礎狀態(tài)，而對照組仍慢21，甚至在30分鐘時仍低于基礎狀態(tài)15（表13）。復灌時，實驗組收縮相左室內壓僅有上升趨勢（11），但無統(tǒng)計學意義

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

11、09138.45±16.8464.57±12.835.28±0.46對照組201.00±24.23149.00±20.6170.50±9.195.38±0.45表2復灌后血流動力學變化（±s）基礎值復灌10min復灌20min復灌30min實驗組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與對照組比較，?P0.05?P0.01 表3復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）實驗組5.58±0.54?3.53±0.33?1.61±0.22?68.53±6.06?182.10±5.18?對照組4.74±0.534.45±0.521.93±0.2792.88±7.69157.72±6.89與對照組比較，?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L-arg缺失，心肌內NOS活性降低，缺血再灌注

14、心肌產生一些抑制NO合成并使其失活的物質氧自由基等，終致內源性NO基礎釋放減少或耗竭3，導致心肌頓抑、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。本實驗也注意到L-arg可使離體鼠心率較對照組提前恢復，提示在缺血再灌注損傷中，NO似乎可作為一種內源性抗心室顫動因子保護心臟5。提供外源性L-arg，可通過L-arg-NO通路，促使NO生成增加。NO的心肌保護作用可能與NO擴張局部血管、阻止血小板凝聚、減少淋巴細胞及中性粒細胞黏附于血管內皮細胞、升高心肌cGMP及中和或直接清除氧自由基有關6。本實驗缺血再灌注后對照組與實驗組相比收縮相和舒張相左室內壓明顯

15、升高，且尤以舒張相升高明顯。NO具有多種血管重要調節(jié)作用，而對心肌收縮性可能無重大影響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膜下血管供血，是一個心肌耗氧增加時有益的急性適應機制，對維持心肌收縮舒張功能有利。本研究注意到復灌后實驗組乳酸產量明顯低于對照組，提示L-arg有利于心肌細胞內ATP水平的維持，可能與其作為能量轉換過程的底物或與NO減少ATP分解、增加ATP合成有關。再灌注時，由于ATP降解提供黃嘌呤氧化酶底物及白細胞和補體的激活、磷酸化酶-花生四烯酸的介導、線粒體損害、兒茶酚胺的氧化等一系列因素，使氧自由基產生過多，引起細胞膜的脂質過氧化。心肌細胞暴露于大量氧自由

16、基中，導致細胞進一步損傷，甚至死亡8。氧自由基作為機體氧化反應產物存在于體內。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；缺血再灌注時細胞內鈣超載，激活黃嘌呤氧化酶形成大量黃嘌呤，使細胞膜脂質過氧化產物丙二醛也明顯增加。本實驗組鼠心雖也同樣經(jīng)歷缺血再灌注損傷，但XOD和MDA明顯低于對照組，同時SOD明顯高于對照組。提示L-arg不僅能減少SOD的消耗，還能減少XOD的激活，減輕自由基對細胞膜的損害。血管內皮細胞不僅產生NO，也同時分泌氧自由基。它們之間相互拮抗，具有重要的調節(jié)作用。過多的氧自由基會拮抗NO的作用，引起內皮細胞介導的血管舒張功能異常。應用氧自由基清除劑、超氧化

17、物歧化酶（SOD）和NO合成底物L-arg，不僅可消除內皮細胞對NO反應消失的障礙，而且適量增加NO，NO通過清除氧自由基從而抑制過度的脂質氧化。然而，當NO和氧自由基的比例為11時，可發(fā)生生化反應，生成具有更強氧化性的過氧化亞硝酸根（ONOO-），將引發(fā)體內自由基的鏈式反應，加重對機體的損傷9。因此認為NO對再灌注損傷既有保護作用，又有潛在的損傷作用，與再灌注部位活性氧水平高低及機體抗氧能力有關。NO的損傷作用與抗損傷作用相互拮抗，維持動態(tài)平衡。其中NOO2間的平衡非常重要。因此，適度、及時地給予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iNOS的合成，也不致于引起NO在體內泛濫成災而導致廣泛損害10。結論L-arg可促進NO的生成和釋放。只要補充適度、及時，不僅可減輕再灌注心肌的炎癥反應，減少缺血區(qū)血小板和粒細胞的凝聚，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，還可充當氧自由基的清除劑，可見是多種機制的共同作用起到心肌保護作用的。姜楨（上海醫(yī)科大學中山醫(yī)院麻醉科200032）郭克芳（上海醫(yī)科大學中山醫(yī)院麻醉科200032）董蘇斐（上海醫(yī)科大學中山醫(yī)院麻醉科200032）參考文獻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期的應用中華麻醉學雜志，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，