煙堿對心肌梗死大鼠痛閾可塑性變化的影響及心臟保護作用

薛 晴,于海波,李 晶,于海濤

(1.佳木斯大學臨床醫(yī)學院2016 級臨床醫(yī)學7 班,黑龍江 佳木斯 154007; 2.佳木斯大學附屬第一醫(yī)院,黑龍江 佳木斯 154007; 3.佳木斯大學基礎醫(yī)學院,黑龍江 佳木斯 154007)

心肌梗死(myocardial infarction,MI)和體內許多生理功能的調節(jié)有關,主要是由于冠狀動脈內形成閉鎖,導致心肌缺血、心肌細胞壞死、凋亡,因此不能保證心臟正常工作,是一種病理狀態(tài)[1]。 由于現(xiàn)今社會生活節(jié)奏加快、生活方式改變、人口老齡化等原因,我國心梗死患者的發(fā)病率、死亡率在逐年增加。 發(fā)病同時還伴隨心絞痛癥狀,心臟神經疼痛在醫(yī)學上屬于內臟痛,定位不精確,臨床上常有較為劇烈而持久的胸骨后疼痛,炎性細胞增多的同時常伴有發(fā)熱,還可進一步發(fā)展為心力衰竭[2]。 煙堿是N 型乙酰膽堿受體激動劑,目前臨床主要用于潰瘍性結腸炎患者[3]。 而對實驗動物的影響,有學者研究證實能夠減輕內毒素血癥大鼠各臟器的炎性反應,對休克動物有保護作用[4]。 現(xiàn)今鮮有研究其對缺血造成的內臟疼痛是否有效。 鑒于此,本研究探討煙堿對由于結扎左冠狀動脈前降支造成的心肌缺血和疼痛是否具有保護和緩解作用,為心臟保護及疼痛治療提供新思路和靶點,也為煙堿的進一步開發(fā)提供了理論依據。

1 材料和方法

1.1 實驗動物

實驗經過佳木斯大學倫理委員會批準(批準號JMSU-227)。 SPF 級30 只雄性Sprague-Dawlay 大鼠,6 周齡,體重180～200 g,由哈爾濱醫(yī)科大學實驗動物中心提供[SCXK (黑) 2015-001],飼養(yǎng)于佳木斯大學實驗動物中心[SYXK (黑) 2016-014],保持實驗室內通風,室溫26℃左右,進行普通飲食,自由飲水,各組喂養(yǎng)時間相同,并按實驗動物使用的3R原則給予人道的關懷。

1.2 主要試劑與儀器

煙堿(成都德斯特生物技術有限公司,產品批號DST180802-032);注射用青霉素(哈藥集團制藥總廠);CK-MB(南京建成公司);BECKMAN LX20 全自動生化分析儀;BL-420F 生物機能實驗系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司),小動物呼吸機(HX-300S,成都泰盟科技有限公司);PL-200 熱刺痛儀(成都泰盟科技有限公司);2390 型電子機械性痛敏儀(美國IITC 公司);天平;各種哺乳動物手術器械等。

1.3 實驗方法

1.3.1 動物分組與模型制備

隨機分為3 組:假手術組:手術線穿過左冠狀動脈前降支(LAD)但不結扎,生理鹽水灌胃,模型組:手術線穿過左冠狀動脈并結扎,術后生理鹽水灌胃,煙堿治療組:手術線穿過左冠狀動脈并結扎,術后進行煙堿溶液灌胃治療。 各組灌胃劑量以0.1 mL/kg 計,時間為4 周。 經腹腔注射麻醉大鼠,麻醉穩(wěn)定后胸部備皮,取仰臥位將大鼠進行固定,連接心電導聯(lián),將大鼠經口進行氣管插管,插管準確后連接小動物呼吸機,碘伏胸部消毒,從大鼠胸骨左側第4、5 肋間隙進行開胸,充分暴露心臟,剪破心包膜,結扎心臟左心耳下緣與肺動脈圓錐間左冠狀動脈前降支,若建模成功可看到心電圖ST 段明顯抬高,肉眼觀察到心尖心肌顏色變淺,呈現(xiàn)蒼白色[5]。

1.3.2 心電圖觀察

BL-420F 生物機能實驗系統(tǒng)描記心電圖,采用腹腔麻醉,仰臥位固定在手術臺上,用注射器針頭分別插入大鼠的雙下肢和右上肢皮下,再用電極固定。 其中,白色電極連接右上,紅色電極左下,黑色電極右下。

1.3.3 血漿CK-MB 變化

取各組實驗動物血漿,用BECKMAN LX20 全自動生化分析儀檢測,操作嚴格按試劑盒說明書進行。

1.3.4 痛閾測量

于術前1 d(基礎痛閾)及術后連續(xù)7 d 測定痛閾。 機械痛閾(PWT),采用2390 型電子機械性痛敏儀(美國IITC 公司) 測定兩后爪縮足閾作為機械痛閾。 測定方法:置大鼠于透明有機玻璃盒罩的金屬框架上,適應環(huán)境15 min,用一根直徑0.5 mm探針緩慢垂直上升,直到接觸到大鼠后足足掌中心后,再以50 g/20 s 的速度逐漸增大刺激強度。 當大鼠發(fā)生縮足反應時,探針立即停止,觸覺儀自動記錄縮足時的壓力值,即為大鼠的機械痛閾值。 采用PL-200 熱刺痛儀(成都泰盟科技有限公司)測定熱痛閾(PWL),將輻射熱源圓心對準大鼠緊貼玻璃的足底中心,按下開始按鈕,記下因熱刺激引起縮爪的反射時間。 保持安靜環(huán)境,室溫23℃～27℃。

1.3.5 心臟體重指數(shù)、左心室內壓幅度變化

給藥4 周后稱重大鼠,處死后分離心臟,去除大血管并在生理鹽水中清洗殘余血液,濾紙吸干表面水分后稱重。 大鼠心臟體重指數(shù)=心臟重量(g) ×1000 /大鼠體重(g)。 各組大鼠在治療后禁食12 h,麻醉、固定后,自右頸總動脈插入充有肝素(5 kU/L)生理鹽水的塑料導管(內徑1 mm),用棉線把動脈壁扎于導管上,使切口處不漏血,導管又能自由進出。 此時打開動脈夾,從示波器上可看到動脈血壓波形,待動脈血壓描記曲線穩(wěn)定后,將頸總動脈內的導管順著主動脈(在主動脈瓣開放時)插入左心室,此時平均動脈壓突然下降,脈壓差明顯加大,固定心導管,穩(wěn)定15 min 后,測定左室內壓。 描記一段左心室壓力曲線,計算左心室內壓變化幅度(曲線最高值-曲線最低值)。

1.4 統(tǒng)計學方法

本實驗數(shù)據均采用SPSS 15.0 統(tǒng)計軟件進行分析,數(shù)據以平均數(shù)±標準差(ˉ±s) 表示。 組間比較采用單因素方差分析。

2 結果

2.1 心肌梗死大鼠心電圖的變化

由心肌梗死大鼠心電圖可以看出,ST 段明顯抬高(見圖1)。

2.2 各組大鼠機械痛閾、熱痛閾的變化

與假手術組相比,模型組機械痛閾變小,熱痛閾變大;與模型組比較,煙堿治療組機械痛閾變大,熱痛閾變小(P＜0.05),差異具有統(tǒng)計學意義(P ＜0.05,見表1 和表2)。

表1 各組大鼠機械痛閾變化(ˉx±s,n=10,g)Table 1 The changes of mechanical pain threshold in each group of rats

表2 各組大鼠熱痛閾變化(ˉx±s,n=10,S)Table 2 The changes of thermal pain threshold in each group of rats

圖1 心肌梗死大鼠心電圖Figure 1 The ECG of myocardial infarction rats

表3 各組大鼠CK-MB、心臟體重指數(shù)、左心室內壓變化幅度(ˉx±s)Table 3 The changes of CK-MB, cardiac body mass index, and left ventricular pressure in each group of rats

2.3 大鼠左心室內壓幅度變化、心臟體重指數(shù)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)的變化

血漿CK-MB 活性、心臟體重指數(shù)、左心室內壓幅度變化規(guī)律為:與假手術組比較,模型組各項指標明顯升高(P＜0.05);與模型組比較,煙堿治療組各項指標明顯降低(P＜0.05),差異具有統(tǒng)計學意義(見表3)。

3 討論

當心肌缺血發(fā)生時,對心肌細胞損傷的主要機制之一就是大量自由基的生成[6-7],使組織內含氧量減少,破壞有氧氧化呼吸鏈,致鈣離子進入細胞內,從而形成細胞內鈣超載[8-9],造成心肌細胞出現(xiàn)炎性反應、壞死、凋亡等。 煙堿作為N 型膽堿受體激動藥,可以通過激活膽堿能抗炎通路、清除氧自由基而發(fā)揮作用,從而達到治療心肌缺血和保護大鼠心臟的目的。

作為診斷急性心肌損傷敏感性及特異性較高的生化標志物之一的CK-MB,在心肌細胞內含量較高,心肌細胞損傷程度可通過其濃度改變間接反映[7]。 心臟體重指數(shù)在一定程度上能夠反映出心肌缺血程度和檢驗一些藥物的效應。 本研究發(fā)現(xiàn),經過煙堿治療后CK-MB 濃度明顯下降,心臟體重指數(shù)明顯降低。 說明煙堿可以增加左室射血功能,減輕心室重塑,從而改善心肌缺血癥狀,以達到對缺血心肌的保護作用。

有學者研究證實,生物體痛閾通常具有穩(wěn)定性,但是在一定范圍內,并且一些心理社會因也會影響痛閾大小[10],所有這些均與痛覺內源性調控系統(tǒng)有關。 大多數(shù)情況下,痛覺內源性調控系統(tǒng)中抑制系統(tǒng)激活閾值明顯高于易化系統(tǒng)激活閾值[11-12],因此說有效緩解疼痛一直是臨床工作中的重點。當前有效治痛途徑之一可通過超前鎮(zhèn)痛藥物治療手段,也就是及時啟動和增強內源性鎮(zhèn)痛效應,即通過下調內源性抑制作用激活閾值而達到[13]。 本研究探討心肌缺血大鼠機械痛閾、熱痛閾的改變,證實煙堿可通過上調機械痛閾、下調熱痛閾,即激活內源性調控系統(tǒng)中的抑制作用從而減輕內臟疼痛。 適量的應用煙堿對缺血心肌有一定的保護和治療作用,為心肌梗死和疼痛治療提供廣闊前景。