二氮嗪的心肌保护作用及对ERK1/2和STAT3信号通路的影响

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[背景]心肌缺血再灌注损伤是缺血性心脏病以及心脏手术后心功能不全的主要病理基础。寻找有效的心肌保护措施减轻心肌缺血再灌注损伤具有重要意义。各种心肌保护措施,如心脏停搏液、缺血或药物预处理和后处理及热休克处理等成为人们研究的热点。由于心脏停搏液的应用受到体外循环的限制,药物后处理由于用药时机容易把握,同时又可以避免缺血后处理钳夹血管的风险而更具有临床应用价值。ERK1/2和STAT3是人体内非常重要的转录调节因子,在心肌缺血再灌注损伤以及许多心肌保护机制中具有重要作用。二氮嗪为线粒体K+通道开放剂,研究发现它可以减少再灌注后心肌梗死面积及炎症反应,具有保护作用,但其心肌保护的作用机制目前尚不清楚。[目的]本课题通过临床试验、大鼠的心肌缺血再灌注损伤模型,观察二氮嗪对CABG病人术后心脏功能的影响和对大鼠缺血再灌注心肌的保护作用及对ERK1/2和STAT3信号通路的影响,从而探讨二氮嗪的心肌保护作用及机制。本研究包括三部分:(1)比较二氮嗪心脏停搏液和常规心脏停搏液对体外循环下CABG病人心脏功能的影响。(2)通过大鼠离体心肌缺血再灌注损伤模型,观察二氮嗪钾镁停搏液对缺血再灌注后心肌梗死面积和细胞凋亡的影响。(3)观察二氮嗪后处理的心肌保护作用及对ERK1/2和STAT3信号通路的影响,并且观察两个信号通路在二氮嗪后处理心肌保护中的相互关系,探讨二氮嗪心肌保护作用的机制。[方法]第一部分:本试验为随机、对照、双盲研究。40例TnT>0.05 (IU/L)拟行CABG的患者随机分为两组,二氮嗪组(D组)和安慰剂组(C组)。D组:常规的心脏停搏液+50μmol/L二氮嗪,C组:常规的心脏停搏液+0.9%NS。记录术前、停体外循环后1h、术后6h、12h和24h的HR、MAP、CI PAP、PCWP、CVP、SVR、PVR、LVSWI RVSWI等指标,及术前、术后6h和24h时的血清学标记物CK-MB和TnT。第二部分:建立离体大鼠心肌缺血再灌注损伤模型。48只成年健康雄性SD大鼠随机分为空白对照组(sham组)、缺血再灌注损伤组(IR组)、停搏液组(P组)、二氮嗪停搏液组(DZX组)。(1) sham组:平衡15min后无处理,续灌95min。(2)IR组:平衡后全心缺血30min,再灌注60min。(3)P组:平衡后予含有0.4%DMSO的钾镁停跳液灌注5min,继而全心缺血30min,再灌注60min。(4)DZX组:平衡后予含有50μmol/L二氮嗪的钾镁停跳液灌注5min,缺血30min,再灌注60min。TTC染色法检测再灌注后心肌梗死面积;TUNEL法检测心肌细胞凋亡水平。第三部分:大鼠在体心肌缺血再灌注损伤模型:72只SD大鼠随机分为以下几组:(1)空白对照组(sham组):开胸后穿线并不阻断LAD,150min后处死动物取心肌标本待检测。(2)缺血再灌注损伤组(IR组):阻断LAD 30分钟后开放血管再灌注120mmin。(3)溶媒组(Ve组):阻断LAD 30分钟后开放血管,再灌注即刻股静脉注入0.4%DMSO,再灌注120min。(4)二氮嗪后处理组(DZX组):阻断LAD30分钟后开放血管,再灌注即刻股静脉注射7mg/kg二氮嗪,再灌注120min (5) Stattic组:阻断LAD30分钟,于再灌注前10min股静脉注射Stattic,其余处理同DZX组。(6)U0126组:阻断LAD30分钟,于再灌注前10min股静脉注射U0126,其余处理同DZX组。TTC染色法检测再灌注后心肌梗死面积;TUNEL法检测心肌细胞凋亡水平;Western-blot和real time RT-PCR法检测ERK1/2和STAT3磷酸化水平及mRNA的表达。[结果](1)两组患者术后CI都有所增加,但与安慰剂组相比,二氮嗪组CI增加的更多而且更加迅速(p<0.05)。LVSWI和RVSWI虽然停体外循环后1h有所下降,但是与安慰剂组相比,二氮嗪组恢复的明显加快(p<0.05)。其他的血流动力学指标两组没有显著性差异。两组术后CK-MB虽然都有所增加,但是与安慰剂组相比,二氮嗪组CK-MB释放的明显减少(p<0.05),两组TnT术后有所减低,二氮嗪组与安慰剂组相比降低的更迅速(p<0.05)。(2)虽然钾镁停搏液可以明显减少缺血再灌注后心肌梗死面积和心肌细胞凋亡指数(心肌梗死面积:IR组46.31%±5.21%vs P组19.50%±6.19%;凋亡指数:IR组25.91%±6.38%vs P组11.65%±3.49%,p<0.01),然而,二氮嗪钾镁停搏液的作用更显著,与单纯的停搏液相比,心肌梗死面积和心肌细胞凋亡指数更少(心肌梗死面积:DZX组8.50%±2.45%vs P组19.50%±6.19%;凋亡指数:DZX组6.20%±1.78%vsP组11.65%±3.49%,p<0.05)。(3)二氮嗪后处理可以明显减少缺血再灌注后心肌梗死面积和心肌细胞凋亡指数,(心肌梗死面积从39.07%减少到9.18%,凋亡指数从46.63%减少到12.43%,p<0.01),上调ERK1/2和STAT3的磷酸化水平和mRNA的表达,应用ERKI/2抑制剂U0126和STAT3的抑制剂Stattic,二氮嗪后处理减少心肌梗死面积和抗心肌细胞凋亡的作用消失(与DZX组相比,p<0.01)。Stattic可以降低ERK1/2的磷酸化水平和mRNA的表达,但是U0126却对STAT3的磷酸化和mRNA的表达无影响。[结论](1)与常规心脏停搏液相比,二氮嗪心脏停搏液可以明显提高CABG病人术后心脏收缩功能,减少CK-MB和TnT的释放,具有心脏保护作用。(2)减少心肌细胞的凋亡可能是二氮嗪钾镁停搏液心肌保护作用的机制。(3)二氮嗪后处理可以减少心肌梗死面积和心肌细胞的凋亡,具有心肌保护作用,而且这种保护作用依赖于ERK1/2和STAT3通路的激活。(4)在二氮嗪后处理的心肌保护作用中,STAT3通路可能是ERK1/2通路的上游,二氮嗪激活ERK1/2通路的作用依赖于STAT3通路。
中文摘要第4-7页
Abstract第7-10页
缩略语/符号说明第14-16页
前言第16-25页
    研究现状、成果第16-23页
    研究目的、方法第23-25页
一、二氮嗪心脏停搏液对CABG病人心肌保护作用的研究第25-40页
    1.1 对象和方法第25-29页
        1.1.1 研究对象第25-26页
        1.1.2 试验仪器和药品第26-27页
        1.1.3 试验方法第27-29页
        1.1.4 统计学处理第29页
    1.2 结果第29-35页
        1.2.1 患者的一般情况第29-30页
        1.2.2 患者术中、术后情况第30-31页
        1.2.3 患者心脏功能和血流动力学情况第31-34页
        1.2.4 生化标记物第34-35页
    1.3 讨论第35-39页
        1.3.1 二氮嗪对CABG病人心脏功能的影响第36-37页
        1.3.2 二氮嗪对CABG病人生化标记物的影响第37-38页
        1.3.3 影响本试验结果的因素第38-39页
    1.4 小结第39-40页
二、二氮嗪心脏停搏液对缺血再灌注心肌梗死面积和细胞凋亡的影响第40-57页
    2.1 对象和方法第40-49页
        2.1.1 实验材料第40-43页
        2.1.2 大鼠离体心脏缺血再灌注Langendorff模型的建立第43-45页
        2.1.3 实验动物分组第45-46页
        2.1.4 标本采集及检测第46-48页
        2.1.5 统计学处理第48-49页
    2.2 结果第49-52页
        2.2.1 TTC染色测定心肌梗死面积第49-50页
        2.2.2 心肌细胞凋亡第50-52页
    2.3 讨论第52-56页
        2.3.1 大鼠离体心脏缺血再灌注损伤模型的建立第52-53页
        2.3.2 心肌缺血再灌注损伤第53-54页
        2.3.3 二氮嗪心脏停搏液的心肌保护作用第54-56页
        2.3.4 心脏停搏液临床应用的局限性第56页
    2.4 小结第56-57页
三、二氮嗪后处理对缺血再灌注损伤心肌的保护作用及ERK1/2和STAT3信号通路的影响第57-83页
    3.1 对象和方法第58-69页
        3.1.1 实验材料第58-60页
        3.1.2 大鼠在体心肌缺血再灌注损伤模型的建立第60-62页
        3.1.3 实验动物分组第62-64页
        3.1.4 标本采集及检测第64-69页
        3.1.5 统计学处理第69页
    3.2 结果第69-76页
        3.2.1 TTC染色测定心肌梗死面积第69-71页
        3.2.2 心肌细胞凋亡第71-73页
        3.2.3 Western-blot测定心肌组织ERK1/2和STAT3磷酸化蛋白表达情况第73-74页
        3.2.4 Real time RT-PCR测定心肌组织ERK1/2和STAT3mRNA表达情况第74-76页
    3.3 讨论第76-82页
        3.3.1 二氮嗪后处理的心肌保护作用第76-77页
        3.3.2 二氮嗪后处理对ERK1/2信号通路的影响第77-79页
        3.3.3 二氮嗪后处理对STAT3信号通路的影响第79-80页
        3.3.4 ERK1/2和STAT3信号通路在二氮嗪后处理的心肌保护作用中的关系第80-81页
        3.3.5 二氮嗪钾镁停搏液和二氮嗪后处理第81-82页
    3.4 小结第82-83页
全文结论第83-84页
论文创新点第84页
本课题的局限性第84-86页
参考文献第86-96页
发表论文和参加科研情况说明第96-97页
综述 ATP敏感性钾通道在心肌缺血再灌注损伤中的作用第97-116页
    综述参考文献第107-116页
致谢第116-117页
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