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隨著氫醫(yī)學(xué)研究的不斷深入,尤其是對心腦血管病預(yù)防和治療方面作用引起臨床廣泛關(guān)注, Oshawa等[1-2]通過一系列研究證明,氫氣具有強大的抗自由基、抗炎和抗凋亡作用,并可減少缺血再灌注損傷心肌梗死面積。本研究利用心肌梗死模型,觀察自制飽和氫鹽水對家兔心肌梗死面積和心臟血流動力學(xué)的影響。
1.1 分組 新西蘭家兔40只(浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)院scxk浙2010-0047),體重2.5 kg±0.5 kg,雌雄不限,隨機分組:正常組為假手術(shù)組(n=10),開胸分離冠狀動脈但不結(jié)扎,耳靜脈泵入生理鹽水10 mL/kg(n=5),腹腔空氣10 mL/kg(n=5);模型組(n=10),結(jié)扎前降支60 min后松解并立即靜脈泵入生理鹽水10 mL/kg(n=5),腹腔空氣10 mL/kg(n=5);靜脈氫鹽水組(n=10),結(jié)扎前降支60 min松解后,立即靜脈泵入氫鹽水10 mL/kg,10 min內(nèi)泵入;腹腔氫氣組(n=10),結(jié)扎前降支60 min松解后,立即腹腔注射氫氣10 mL/kg,10 min內(nèi)泵入。
1.2 麻醉與動物模型 術(shù)前禁食不限水12 h,3%戊巴比妥鈉30 mg/kg,耳靜脈注入,并根據(jù)麻醉深淺適當(dāng)補充,應(yīng)用HX-10E動物呼吸機(成都泰盟公司),氣管插管維持正常通氣,按文獻[2]方法結(jié)扎前降支60 min松解后再灌注420 min。
1.3 高純氫和飽和氫鹽水制備 應(yīng)用TM氫氣發(fā)生器(濟南駿銘分析儀器有限公司)電解高純水產(chǎn)生純度為99.99%氫,將500 mL高純氫氣無死腔注入含有300 mL生理鹽水鋁鉑袋中,放入0.4 kPa高壓艙壓6 h~8h制備飽和氫鹽水,其含氫濃度為0.77mmol/L~0.80 mmol/L消毒備用。
1.4 主要檢測指標 采用依文氏蘭(Evans blue)和氯化三苯基四氮唑(TTC)并應(yīng)用image-pro plus 6.0軟件計算心肌缺血梗死面積:心肌梗死面積(%)=心肌梗死面積/心室面積×100%。觀察左心室收縮壓(LVSP)、左室舒張末壓(LVEDP)和等容收縮期左心室內(nèi)壓上升下降最大速度(±dp/dt max)指標。
2.1 4組心肌梗死面積比較(見表1)
表1 4組心肌梗死面積比較(±s) %
2.2 4組心臟血流動力學(xué)指標比較(見表2)
表2 4組心臟血流動力學(xué)指標比較(±s)
隨著溶栓及自身纖溶系統(tǒng)動態(tài)變化和介入治療技術(shù)快速發(fā)展,開通閉塞血管使缺血心肌得到再灌注,從而挽救部分嚴重缺血心肌,減少心肌梗死面積。大量研究表明,組織器官缺血再灌注損傷產(chǎn)生炎性反應(yīng)、細胞凋亡和器官功能障礙等一系列后果,這是由于缺血再灌注損傷發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生活性氧自由基的羥自由基和超氧化物等活性最強的自由基有關(guān)[1,3-6],因此這種血管開通情況下不但未減輕心肌缺血性損傷,縮小心肌梗死面積,反而進一步擴大心肌損傷,導(dǎo)致嚴重心血管事件發(fā)生。隨著國內(nèi)外學(xué)者對氫醫(yī)學(xué)的深入研究,不斷揭示出氫的抗炎、抗過敏和抗凋亡作用,尤其是具有強大的抗自由基作用,可中斷或減輕氧化應(yīng)激反應(yīng),從而減少心肌再灌注損傷程度和縮小心肌梗死面積[7-10]。相關(guān)研究表明,氫可有效改善動物心肌缺血再灌注損傷心肌梗死面積,降低血清和心肌丙二醛濃度,減輕心肌缺血區(qū)的細胞凋亡和DNA氧化應(yīng)激性損傷,這也可能是由于氫減少再灌注損傷引起的脂質(zhì)過氧化,降低羥自由基對細胞和組織的損傷[1,10]。
本研究結(jié)果表明,經(jīng)伊文氏蘭和TTC染色后,與模型組比較,靜脈氫鹽水組和腹腔氫氣組心肌梗死面積明顯小于模型組(P<0.01)。提示氫可減少心肌缺血再灌注損傷導(dǎo)致的心肌缺血和心肌梗死面積,無論是通過靜脈氫鹽水或腹腔氫氣等給藥方法均能達到相似的實驗效果。缺血再灌注心肌血流動力學(xué)監(jiān)測結(jié)果顯示,靜脈氫鹽水組和腹腔氫氣組LVSP、LVEDP和±dp/dt max均優(yōu)于模型組,這可能與氫減少缺血再灌注損傷心肌梗死面積有關(guān)。由此可見,缺血心肌再灌注損傷心肌梗死面積越小,心臟做功指標也越好,反之相反,這是由于靜脈氫鹽水和腹腔氫氣給氫方式具有縮小心肌梗死面積和改善心功能的作用。相關(guān)研究證明,氫通過抗氧化、抗炎、抗自由基及抗凋亡等一系列作用減輕心肌損傷,尤其是直接中和羥自由基作用,起到縮小心肌梗死面積作用[11-14]。
本研究結(jié)果支持氫不但縮小心肌梗死面積還可改善心功能,腹腔氫氣給氫方式優(yōu)于靜脈氫鹽水給氫方式,這可能與腹腔氫氣給氫方式注入動物體內(nèi)的氫分子多于靜脈氫鹽水相關(guān)。大量文獻證明,氫可改善動物心肌缺血再灌注損傷后引起的心功能下降,并減少心肌梗死面積降低血清丙二醛及心肌酶濃度,減輕心肌缺血區(qū)細胞凋亡[15-19]。本研究結(jié)果提示,靜脈氫鹽水和腹腔氫氣不但能減少缺血再灌注損傷心肌缺血和心肌梗死面積,而且對心肌缺血再灌注損傷的心臟血流動力學(xué)也有較好影響。有研究表明,在大鼠心臟離體前預(yù)先吸入氫氣,可促進復(fù)氧后左心室功能恢復(fù),減少心肌梗死面積;在動脈完全閉塞狀態(tài)下,吸入氫后很快到達缺血區(qū),約為非缺血區(qū)的66.6%[20-21]。以往研究也證明腹腔氫氣和靜脈氫鹽水均是一種有效的給氫方法。
與吸入氫等給氫方式一樣,靜脈氫鹽水和腹腔氫氣兩種方法均能較好地縮小心肌梗死面積,改善動物心肌缺血再灌注損傷導(dǎo)致的心功能下降。因此,價廉安全的氫氣可能為心肌梗死的治療提供新方法。