丹參酮ⅡA磺酸鈉對急性心肌梗死大鼠心肌組織間液鈣離子與心功能的影響

劉家軍,李小燕,杜成芬,肖　敏,李龍珠

(1.十堰市中醫醫院消化科,湖北 十堰　 442012；2.十堰市太和醫院急診科,湖北 十堰　442000)

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丹參酮ⅡA磺酸鈉對急性心肌梗死大鼠心肌組織間液鈣離子與心功能的影響

劉家軍1,李小燕2,杜成芬2,肖敏2,李龍珠1

(1.十堰市中醫醫院消化科,湖北 十堰 442012；2.十堰市太和醫院急診科,湖北 十堰442000)

摘要：目的 檢測丹參酮ⅡA磺酸鈉灌流對急性心肌梗死大鼠離體心臟心肌組織間液鈣離子(Ca(2+))及心肌肌鈣蛋白T(cardiac troponin T, cTnT) 濃度的影響,分析其影響心臟做功的機制。方法 將40只SD大鼠隨機分為模型組、普萘洛爾組、異丙腎組、丹參酮組,采用舌下靜脈注射垂體后葉素的方法建立大鼠急性心肌梗死動物模型,于造模2 h后斷頭取心,固定于 Langendorff離體心臟灌流裝置后灌流給藥。分別檢測用藥前10 min及藥后0.5、1 h心肌組織間液Ca(2+)及cTnT 濃度,心肌收縮力(isometric tension,IT)、心率(reart rate,HR)、左室最大上升/下降速率(±LVdp/dtmax)、左室射血分數(LVEF)、左室內壓力峰值(LVSP)。結果丹參酮組在灌流丹參酮ⅡA磺酸鈉用藥后0.5和1 h時,cTnT、IT、±LVdp/dtmax、LVEF、LVSP明顯降低,組織間液中Ca(2+)明顯升高,與用藥前及異丙腎組比較, P<0.05,但HR實驗前后差異無顯著性。結論急性心肌梗死時存在鈣超載,其機制是大量Ca(2+)內流與cTnT結合,cTnT濃度增高、心肌組織間液Ca(2+)降低,而丹參酮ⅡA磺酸鈉可阻止Ca(2+)內流,減少心肌組織間液Ca(2+)過量內流造成鈣超載,降低心臟做功,避免鈣超載誘導和加重急性心肌梗死。

關鍵詞:丹參酮ⅡA磺酸鈉；急性心肌梗死模型；鈣離子及心肌肌鈣蛋白；心肌收縮力；心功能

急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是指心臟因冠狀動脈功能不全造成的急性、持續性缺血缺氧,并導致的急性心肌壞死造成嚴重的休克、心律失常、心力衰竭等并發癥,是一類嚴重威脅人類健康且可危及生命的心臟疾病[1]。AMI的主要誘因是心肌缺血/再灌注損傷,而鈣超載是造成缺血/再灌注損傷的離子基礎。大量研究證實心肌損傷前細胞內鈣離子(Ca2+)已升高,心肌缺血期和再灌注早期細胞內Ca2+大量內流是鈣超載造成心肌后期缺血/再灌注損傷的重要征象,因此,避免鈣超載或降低Ca2+大量內流的藥物能夠減少或延遲AMI病程的發生和發展[2]。由于以往研究多側重于心肌細胞內Ca2+的變化,而對細胞外液Ca2+濃度變化與大鼠AMI模型離體心臟功能間的相互關系及影響少見報道,故本實驗采用Langendorff離體心臟灌流法來觀察丹參酮ⅡA磺酸鈉對大鼠AMI模型離體心臟做功的影響,以分析其作用機制。

1材料與方法

1.1實驗動物SD大鼠40只,體質量160～180 g,雌雄各半,由湖北醫藥學院實驗動物中心提供,實驗動物許可證SCXK(鄂)2011-0008。采用隨機數字表編號隨機分為模型組、普萘洛爾組,異丙腎組、丹參酮組,每組10只。

1.2主要藥品與儀器丹參酮ⅡA磺酸鈉注射液(上海第一生化藥業有限公司,批號：H31022558)；普萘洛爾(東北制藥集團沈陽第一制藥廠,批號：H21020436)；鹽酸異丙腎上腺素注射液(上海禾豐制藥有限公司,批號：H44024348)；BL-420F生物信號采集記錄系統(成都泰盟電子有限公司)；原子吸收光譜儀(japan,Z5000)；Langendorff-Perfused離體心臟模型監測儀(成都泰盟電子有限公司)；微透析管(CMA2O elite,8010435)。

1.3大鼠AMI模型造模方法參照文獻[3],戊巴比妥鈉(30 mg·kg-1)腹腔注射麻醉四組大鼠,固定后接Ⅱ導聯記錄心電圖(EEG),舌下靜脈注射垂體后葉素 (1.5 U·kg-1)造成大鼠急性心肌缺血,以心電圖出現Q波、ST段抬高、T波高聳或倒置等EEG改變并存活24 h以上來作為大鼠AMI入選標準。

1.4大鼠離體心臟灌流方法參照文獻[4],于造模型成功24 h,從大鼠尾靜脈注入1 000 U肝素(0.25 mL/100 g) 抗凝,5 min后斷頭處死,保留主動脈3～4 mm剪下心臟取完整心臟, 放入4℃ K-H液中洗清心臟殘留血液。然后于液面下主動脈插管,固定于Langendorff灌注管口。用37℃ K-H液5.8 kPa心臟逆行灌注,待心臟復跳后于左心耳剪一小口,將乳膠水囊測壓管經二間瓣插入左心室,調節乳膠水囊使左心室舒張末期壓(LVEDP)為7 mmHg,連接壓力換能器系統記錄離體心臟心功能指標。普萘洛爾按10-2mol·L-1灌流(普萘洛爾片在使用前研磨,用注射用水稀釋過濾后加入1 000 mL K-H營養液中使其終濃度為10-2mol·L-1)；異丙腎組按10-2mol·L-1灌流(灌流液終濃度為10-2mol·L-1)；丹參酮ⅡA磺酸鈉組按10-2mol·L-1灌流(灌流液終濃度為10-2mol·L-1)；模型組灌流K-H營養液。

1.5檢測指標及方法用BL-420F生物信號采集記錄系統記錄藥前10 min及藥后0.5、1、3 h的(isometric tension,IT)、心率(reart rate,HR)、左室最大上升/下降速率(±LVdp/dtmax)、左室射血分數(LVEF)、左室內壓力峰值(LVSP)。等心功能指標。參照文獻[5],用微透析管連續收集心肌組織間液,用Z5000型原子吸收光譜儀原子吸收光譜法檢測心肌組織間液Ca2+濃度。取心肌組織研磨勻漿檢測cTnT濃度。

2結果

2.1丹參酮ⅡA磺酸鈉對心肌組織間液Ca2+及心肌肌鈣蛋白T濃度的影響模型組在用藥后0.5、1 h 心肌組織間液Ca2+逐步降低,心肌肌鈣蛋白T(cardiac troponin T, cTnT)增高,與用藥前10 min比較,P<0.05,說明Ca2+大量內流進入心肌細胞內造成鈣超載。異丙腎組用藥后1 h 心肌組織間液Ca2+降低,cTnT增高,與用藥前10 min及模型組比較,P<0.05。普萘洛爾組從用藥后0.5、1 h心肌組織間液Ca2+增高、cTnT降低,與模型組及異丙腎組比較,P<0.05。丹參酮組的反應與普萘洛爾組類似,用藥后0.5、1 h心肌組織間液Ca2+增高、cTnT降低,與用藥前及異丙腎組比較,P<0.05,與普萘洛爾組比較,P>0.05,見表1。

2.2丹參酮ⅡA磺酸鈉對心肌收縮力及心率的影響模型組在用藥前10 min及用藥后0.5、1 h 心肌收縮力(IT)、心率(HR)在實驗期間無明顯變化。異丙腎組用藥后0.5、1 h IT增高,HR降低,與模型組比較,P<0.05。普萘洛爾組用藥后0.5、1 h IT及HR均降低,與模型組及異丙腎組比較,P<0.05。丹參酮組藥后0.5、1 h IT降低,與用藥前及異丙腎組比較(P<0.05),但對HR無明顯影響,見表2。

2.3丹參酮ⅡA磺酸鈉對大鼠離體心臟左室最大上升/下降速率的影響模型組在藥前10 min及用藥后0.5、1 h左室最大上升/下降速率(±LVdp/dtmax)無明顯波動。異丙腎組用藥后0.5、1 h±LVdp/dtmax增高,與用藥前10 min及模型組比較,P<0.05。普萘洛爾±LVdp/dtmax在灌流用藥后0.5、1 h、急驟下降,與模型組及異丙腎組比較,P<0.05。丹參酮組在灌流用藥后0.5、1 h±LVdp/dtmax均下降,與用藥前及異丙腎組比較(P<0.05),差異有統計學意義,見表3。

2.4丹參酮ⅡA磺酸鈉對大鼠離體心臟左室射血分數、左室內壓力峰值的影響模型組在用藥前10 min及用藥后0.5、1 h測出左室射血分數(LVEF)、左室內壓力峰值(LVSP)無明顯波動。異丙腎組在0.5、1 h測出LVSP、LVEF均顯著上升,與用藥前及模型組比較,P<0.05。普萘洛爾組在0.5、1 h測出LVSP、LVEF均顯著下降,與用藥前及模型組比較,P<0.05。丹參酮組與普萘洛爾組類似,其LVSP、LVEF在0.5、1 h有一定的下降,但作用弱于普萘洛爾,與用藥前及異丙腎組比較,P<0.05,差異有統計學意義,見表4。

表1　大鼠心肌組織間液Ca2+及cTnT濃度比較

注：與用藥前比較,ΔP<0.05；與模型組比較,▲P<0.05,與異丙腎組比較,*P<0.05。

表2　大鼠離體心臟心肌收縮力及心率比較±s)

注：與用藥前比較,ΔP<0.05；與模型組比較,▲P<0.05；與異丙腎組比較,*P<0.05。

表3　大鼠離體心臟±LVdp/dtmax比較

注：與用藥前比較,ΔP<0.05；與模型組比較,▲P<0.05；與異丙腎組比較,*P<0.05。

表4　大鼠離體心臟LVSP、LVEF比較

注：與用藥前比較,ΔP<0.05；與模型組比較,▲P<0.05；與異丙腎組比較,*P<0.05。

3討論

《吳普本草》中記載丹參“味辛性涼、活血通經、涼血消癰”[6],主治心肌腹痛[7]。丹參的脂溶性成分為丹參酮Ⅰ、丹參酮 ⅡA、酮 ⅡB、丹參酮Ⅴ、丹參酮Ⅵ等[8-9],本實驗選用的是丹參酮ⅡA磺酸鈉是從丹參塊莖中純化提取的脂溶性二萜醌類化合物丹參酮ⅡA經磺化反應而制成的滅菌注射液。現代醫學亦證實其具有降低血液黏稠度、擴張心肌血管、增加缺血心肌組織血液流量,抑制缺血區組織細胞內鈣超載而發揮心肌保護作用[10]。丹參酮ⅡA還具有多種藥理學活性,如在AMI時可明顯擴張冠狀動脈,清除氧自由基,抗氧化、抗炎等作用[11-12]。AMI造成心肌急性缺血的根源是由于Ca2+大量內流進入心肌細胞內,心肌組織間液Ca2+降低,cTnT增高造成鈣超載,導致冠狀動脈痙攣、冠脈流量急劇降低加重急性缺血。在心功能評介中,IT直接反映心肌收縮力、HR反映心臟收縮的頻率[13]。LVEF反映左心室收縮射血時左心室內壓力的變化,LVSP是等容收縮期末左心室肌強烈收縮,此時心室內壓急劇升高,這個參數直接反映心肌收縮力[14]。±LVdp/dtmax與心肌收縮與舒張呈正相關,+LVdp/dtmax數值增加代表心肌收縮力增強,-LVdp/dtmax數值降低代表心肌舒張功能降低。本實驗中,我們應用β受體阻斷劑普萘洛爾、β受體激動劑異丙腎上腺素及丹參酮ⅡA磺酸鈉來觀察心肌組織間液Ca2+、cTnT與心功能的相互影響,以分析丹參酮ⅡA磺酸鈉的藥理作用。

實驗顯示,異丙腎組在0.5、1 h測出IT增強、HR增快,LVEF、LVSP、±LVdp/dtmax均顯著上升,說明異丙腎上腺素具有β受體激動效應,可促進Ca2+內流,但心肌組織間液Ca2+降低,cTnT增高的結果會加重鈣超載造成心肌急性缺血。普萘洛爾組0.5、1 h IT降低、HR減慢,LVSP、LVEF、±LVdp/dtmax也急驟下降。普萘洛爾為β受體阻斷劑,可阻斷心臟心肌β1和β2受體,具有拮抗交感神經興奮及兒茶酚胺的作用,降低心臟的收縮力、收縮速度及興奮性,抑制心臟起搏點動作電位時程而減慢心率[15]。其心肌組織間液Ca2+增高,cTnT降低也會降低Ca2+內流,防止心肌鈣超載造成對心肌損傷。丹參酮組在灌流丹參酮ⅡA磺酸鈉給藥0.5和1 h時, cTnT、IT、±LVdp/dtmax、LVEF、LVSP明顯降低,心肌組織間液Ca2+在藥后0.5、1 h時濃度明顯升高。分析認為,IT、±LVdp/dtmax、LVEF、LVSP與Ca2+密切相關,Ca2+內流是心肌收縮的離子基礎。Ca2+內流主要通過L型鈣通道、肌漿網上ryanodine受體與cTnT結合而影響細胞內鈣穩態[16]。如果Ca2+通過L型鈣通道過多內流且肌漿網Ca2+過多釋放會造成Ca2+超載,嚴重鈣超載可誘發心肌細胞后除極而導致心肌梗死發生。心肌梗死時心肌細胞及冠狀動脈平滑肌嚴重鈣超載(鈣僵)誘發心肌細胞后除極會導致其不能有效舒張,心肌收縮張力降低且不能完全舒張。實驗中心肌組織間液Ca2+在藥后0.5、1 h時濃度明顯升高,說明Ca2+內流減少,證實丹參酮ⅡA在心肌梗死時可減少Ca2+內流造成心肌細胞內鈣超載,還可抑制Ca2+與cTnT結合,使心肌正常除極完全舒張,擴張冠狀動脈,避免由鈣穩態失衡(鈣超載)誘導心肌梗死從而起到心肌保護作用。

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Effect of sodium tanshinone ⅡAsulfonate on the calcium and cardiac function in myocardial tissue of rats with acute myocardial infarction

LIU Jia-jun1,LI Xiao-yan2,DU Cheng-fen2,et al

(1.HubeiShiyanHospitalofTraditionalChineseMedicine，Shiyan，Hubei442012,China;2.EmergencyDepartment,ShiyanTaiheHospital,Shiyan,Hubei442000,China)

Abstract:Objective To investigate the perfusion effect of sodium tanshinone IIA sulfonate on the concentrations of calcium ion (Ca(2+)) of myocardial interstitial liquid and cardiac troponin T (cTnT) in the heart isolated from rats with acute myocardial infarction (AMI) ,and also analyze the underlying mechanism of its influence on cardiac work. Methods40 SD rats were divided into model group,propranolol group,isoproterenol group,and tanshinone group. The model of acute myocardial infarction was established by sublingual venous injection of pituitrin .Two hours after model establishment,decapitation was carried out and the hearts were taken out and treated with perfusion after fixed in the Langendorff isolated heart perfusion device. Concentrations of Ca(2+) ,and cTnT,HR,Isometric tension (IT),heart rate (±LVdp/dtmax),left ventricular maximal rise/fall rate (LVEF),and left ventricular pressure peak (LVSP) were recorded 10 min before treatment and 0.5 h,and 1 h after treatment,,respectively. Results In the tanshinone group,cTnT,IT,±LV dp/dtmax,LVEF and LVSP were significantly lower 0.5 h and 1 h after the treatment,while Ca(2+)concentrationwas significantly higher compared to that before treatment and the isoproterenol group (P<0.05). However,no significant difference was observed before and after treatment with respect to HR. Conclusion Calcium overload was observed during acute myocardial infarction ,which was resulted from a large influx of Ca(2+) and its combination with cTnT,leading to increased concentrations of cTnT and decreased concentrations of Ca(2+ )in myocardial interstitial fluid .Sodium tanshinone IIA sulfonate was found to prevent Ca(2+) influx,reduce calcium overload in myocardial interstitial fluid,and also reduce cardiac work ,thereby avoiding calcium overload induction and exacerbation of AMI.

Key words：sodium tanshinone ⅡA sulfonate;acute myocardial infarction model;calcium ion and troponin; cardiac contractility;cardiac function

(收稿日期：2015-10-15，修回日期：2016-02-29)

doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2016.04.008

通信作者：李龍珠,女,副教授,研究方向：病理生理學, E-mail：2051494669@qq.com