依達拉奉對膿毒性休克大鼠心肌細胞損傷的作用

1、依達拉奉對膿毒性休克大鼠心肌細胞損傷的作用 作者：霍小萍，顧學蘭，劉良明，刁有芳，馬春艷，陳家慧，李萍，盧是【關(guān)鍵詞】 依達拉奉；氧自由基；休克,膿毒性；心肌損傷 【Abstract】 AIM: To investigate the effect of edaravone(ED), a novel free radical scavenger, on cardiac function and myocardial cell injury in rats with septic shock. METHODS: After treatment with three different doses

2、(6.0, 3.0 and 1.5 mg/kg) of ED to rats 1 h after septic shock, changes of MAP, LVESP, LVEDP,dp/dtmax were determined in 4 different time phases. The activities of SOD, CAT, LDH and the concentrations of MDA, LD in myocardial tissue were measured. The pathologic change of myocardial tissue was observ

3、ed by HE staining. RESULTS: Compared with septic shock group, MAP,LVESP and +dp/dtmax were increased remarkably in ED treatment groups. The activities of SOD and CAT and the concentration of MDA in ED groups were close to those in normal control group. Histological examination showed congestion, ede

4、ma and inflammatory cell infiltration in myocardial tissue, while ED treatment attenuated the above pathological changes of myocardium. CONCLUSION: ED has a satisfying therapeutic effect on cardiac dysfunction in rats with septic shock, which may be related to attenuating myocardial injury. 【Keyword

5、s】 edaravone; Oxygen free radicals; shock, septic; Myocardial injury 【關(guān)鍵詞】 依達拉奉；氧自由基；休克，膿毒性；心肌損傷 心功能不全和心肌細胞損傷是膿毒性休克的主要致命性并發(fā)癥，有40%的膿毒癥患者出現(xiàn)左、右心功能不全1-2. 膿毒癥時菌體膜產(chǎn)生的內(nèi)毒素（lipopolysaccharide, LPS）入血可直接或間接通過細胞因子和自由基的作用引起心肌損傷和心功能不全3,實驗證實抗氧化劑谷胱甘肽加N乙酰半胱氨酸可明顯減少膿毒癥休克患者血液中活性氧濃度，改善心功能指數(shù)4. 依達拉奉edaravone, ED, 3甲基1苯基2

6、吡唑啉5酮（MCI186）是新型強效的自由基清除劑，是臨床治療缺血性腦卒中的有效藥物5. 我們通過觀察ED對膿毒性休克大鼠心功能、心肌氧自由基和心肌病理學變化的影響，旨在為該藥治療膿毒性休克提供理論依據(jù). 1材料和方法 1.1材料Wistar大鼠60只，雌雄各半，體質(zhì)量(20020) g（第三軍醫(yī)大學野戰(zhàn)外科研究所實驗動物中心）；LPS（Sigma公司，來源： Escherichia.coli O111:B4，規(guī)格： 500 mg,批號： 024K4077）；ED注射液（商品名： 必存，南京先聲東元制藥有限公司，規(guī)格： 5 mL,10 mg，批號： 040283）；2002年美國FDA批準的抗

7、重癥感染藥XigrisTM(又名Drotrecogin alfa)（美國Eli Lilly公司，規(guī)格： 20 mg/安瓿，批號: 2H1552）；乳酸（LD）、乳酸脫氫酶（LDH）、過氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）試劑盒（南京建成生物技術(shù)工程研究所）；DU7500分光光度儀（美國Beckmen公司）；Powerlab/8 SP多功能生理記錄儀（澳大利亞AD公司）；BX50顯微鏡(日本Olympus公司)；江蘇捷達801病理醫(yī)學影像系統(tǒng). 1.2方法 統(tǒng)計學處理： 計量資料表示為xs,用統(tǒng)計學軟件SPSS 11.0的ANOVA法比較組間差異的統(tǒng)計學意義. 2結(jié)果

8、2.1ED對膿毒性休克大鼠心功能的作用模型組動物在休克4 h時平均動脈壓（MAP）明顯降低（圖1A, P0.05）,并呈繼續(xù)下降趨勢，ED高、中、低劑量均可顯著升高MAP（P0.01），休克6 h后ED升高MAP的效應(yīng)隨劑量增大而增強. 膿毒性休克后大鼠心臟LVESP顯著下降（圖1B），4 h后下降非常明顯（P0.01）,且呈進行性下降趨勢，ED高、中、低劑量使LVESP升高并接近對照組水平，與膿毒性休克組比較升高非常顯著（P0.01）. 膿毒性休克大鼠+dp/dtmax也呈進行性下降（圖1C），在4 h后下降非常顯著（P0.01），休克后2 h，ED中、低劑量組+dp/dtmax即可明顯增強

9、（P0.05），休克4 h時ED各劑量組均使+dp/dtmax顯著升高（P0.01）并接近相同時相點正常水平. 膿毒性休克時大鼠LVEDP和-dp/dtmax無明顯改變，除ED低劑量組在4h明顯增強-dp/dtmax外（P0.05），未見其他各劑量組對-dp/dtmax有影響作用（圖1D, E）.aP0.05, bP0.01 vs對照組； cP0.05, dP0.01 vs模型組. A： 平均血壓（MAP）；B： 左室收縮末期壓力（LVESP）；C： 左室壓力上升最大變化速率（+dp/dtmax ）；D： 左室舒張末期壓力（LVEDP）；E： 左室壓力下降最大變化速率（-dp/dtmax）.

10、圖1依達拉奉（ED）對膿毒癥休克大鼠心功能各項指標的影響 2.2ED對膿毒癥休克大鼠心肌生化指標的影響模型組大鼠心臟組織中SOD, CAT活性呈不同程度降低(表1)，SOD活性明顯低于對照組（P0.05）；ED中、高劑量組SOD活性升高非常明顯（P0.05, P0.01）；ED各劑量組的CAT活性均明顯高于模型組（P0.01）；LDH在膿毒癥休克時升高，ED各劑量組對LDH活性有降低作用，但差異不明顯. 模型組MDA, LD升高，ED高劑量組能顯著降低MDA（P0.01），其他各治療組也不同程度地降低MDA，LD水平，但無統(tǒng)計學差異.表1依達拉奉（ED）對膿毒癥休克大鼠心肌SOD, MDA,

11、CAT, LD, LDH的影響 2.3ED對膿毒癥休克大鼠心肌形態(tài)學的影響光鏡下觀察到對 照組大鼠心肌著色均勻完整，可見橫紋和潤盤，未見炎性細胞浸潤. 模型組間質(zhì)充血、水腫，血管擴張，炎性細胞浸潤. 經(jīng)ED治療后心肌細胞結(jié)構(gòu)完整，可見橫紋和潤盤，有少量炎性細胞浸潤，未見明顯細胞變性及壞死病灶. XigrisTM治療后心肌細胞著色不均，有部分變性壞死，血管擴張，有灶性出血，炎癥細胞浸潤（圖2）. 3討論 ED是一種有效的羥自由基清除劑，通過清除氧自由基，抑制脂質(zhì)過氧化，從而抑制細胞損傷，臨床已作為腦保護劑廣泛用于急性腦梗死治療6. 研究發(fā)現(xiàn)ED可明顯降低糖尿病大鼠心肌硫代巴比士酸物質(zhì)、增加SOD

12、活性并有效維持心肌細胞直徑和線粒體結(jié)構(gòu)7,也有資料表明ED能明顯降低局部缺血再灌注心肌家兔血液中MDA濃度，有效抑制局灶性缺血再灌注損傷8. 膿毒性休克時心肌損傷和心功能不全是多種炎癥介質(zhì)共同參與的結(jié)果，其中氧自由基被認為是致病的重要原因. 在膿毒癥早期，自由基通過激活細胞核轉(zhuǎn)錄因子（NFB或AP1），誘導細胞因子合成而起促炎癥作用，繼而在自由基和細胞因子的協(xié)同作用下激活內(nèi)皮細胞，促進炎癥介質(zhì)和黏附分子合成，中性粒細胞呼吸爆發(fā)(respiratory burst)產(chǎn)生活性氧物質(zhì)（reactive oxygen species, ROS）并釋放溶酶體酶而發(fā)揮毒性作用，導致細胞功能喪失和壞死，最終

13、使器官、系統(tǒng)功能失調(diào)9. 因此膿毒癥休克時防治ROS對心功能損傷具有重要意義. LVESP和+dp/dtmax為檢測左心功能的指標，我們是國內(nèi)外首次將ED用于治療膿毒性休克大鼠的研究單位，發(fā)現(xiàn)模型組動物MAP明顯降低， LVESP和+dp/dtmax降低非常顯著，說明模型組出現(xiàn)明顯心功能不全的病理變化，ED治療后各劑量可顯著升高MAP, LVESP和+dp/dtmax，并隨劑量增大而增強，表明ED有改善左心功能不全的作用. 模型組的心臟組織中SOD, CAT活性明顯降低，氧自由基代謝產(chǎn)物MDA升高，ED可使SOD, CAT活性增強，強度與劑量成正比，并顯著降低MDA，表明該藥可以增強心肌組織的

14、抗氧化能力,清除氧自由基. 模型組心肌組織水腫、出血及炎性細胞浸潤，ED能明顯減輕上述病理變化，證明該藥通過ROS減少防治了LPS造成的心肌損傷. XigrisTM的有效成分為重組活化蛋白C，是人體內(nèi)的自然蛋白，其作用可以平衡膿毒血癥的凝結(jié)（血液凝結(jié)）和促進纖維蛋白溶解，該藥降低了重度膿毒癥患者近20%的死亡風險,但能引起出血等不良反應(yīng)10. 本資料提示該藥可以部分改善心功能不全，其機制可能與心肌細胞氧自由基代謝無關(guān)，但心肌有較重的出血變化. 由于膿毒癥休克是臨床危重患者的重要死亡原因之一，尚無有效的治療藥物，基于以上試驗結(jié)果，我們認為ED具有明確的作用機制，對于膿毒癥休克的治療具有進一步研究

15、的價值和一定的開發(fā)潛力. 參考文獻 1 Turner A, Tssamitros M, Bellomo R. Myocardial cell injury in septic shockJ. Crit Care Med, 1999,27(9):1775. 2 Parrillo JE, Parker MM, Natanson C, et al. Septic shock in humans: advances in the understanding of prognosis, cardiovascular dysfunction, and therapyJ. Ann Intern Med,19

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17、）:1302-1310. 5 陽清偉，劉鳴，張世波，等. 依達拉奉治療急性腦梗死的系統(tǒng)評價J. 中國循政醫(yī)學雜志，2006,6（1）:26-30. 6 Wang LF, Zhang HY. A theoretical investigantion on DPPH radicalscavenging mechanism of edaravone J. Bioorg Med Chem Lett, 2003,13(21):3789-3792. 7 Hayashi T, Mori T, Sohmiya K, et al. Efficacy of edaravone, a free radical scavenger, on left ventricular function and structure in diabetes mellitusJ. J Cardiovase Pharmacol, 2003,41(6):923-929. 8 Wu TW, Zeng LH, Wu J, e