丹参酮ⅡA磺酸钠对急性心肌梗死大鼠心肌组织间液钙离子与心功能的影响

刘家军,李小燕,杜成芬,肖　敏,李龙珠

(1.十堰市中医医院消化科,湖北 十堰　 442012；2.十堰市太和医院急诊科,湖北 十堰　442000)



丹参酮ⅡA磺酸钠对急性心肌梗死大鼠心肌组织间液钙离子与心功能的影响

刘家军1,李小燕2,杜成芬2,肖敏2,李龙珠1

(1.十堰市中医医院消化科,湖北 十堰 442012；2.十堰市太和医院急诊科,湖北 十堰442000)

摘要：目的 检测丹参酮ⅡA磺酸钠灌流对急性心肌梗死大鼠离体心脏心肌组织间液钙离子(Ca(2+))及心肌肌钙蛋白T(cardiac troponin T, cTnT) 浓度的影响,分析其影响心脏做功的机制。方法 将40只SD大鼠随机分为模型组、普萘洛尔组、异丙肾组、丹参酮组,采用舌下静脉注射垂体后叶素的方法建立大鼠急性心肌梗死动物模型,于造模2 h后断头取心,固定于 Langendorff离体心脏灌流装置后灌流给药。分别检测用药前10 min及药后0.5、1 h心肌组织间液Ca(2+)及cTnT 浓度,心肌收缩力(isometric tension,IT)、心率(reart rate,HR)、左室最大上升/下降速率(±LVdp/dtmax)、左室射血分数(LVEF)、左室内压力峰值(LVSP)。结果丹参酮组在灌流丹参酮ⅡA磺酸钠用药后0.5和1 h时,cTnT、IT、±LVdp/dtmax、LVEF、LVSP明显降低,组织间液中Ca(2+)明显升高,与用药前及异丙肾组比较, P<0.05,但HR实验前后差异无显著性。结论急性心肌梗死时存在钙超载,其机制是大量Ca(2+)内流与cTnT结合,cTnT浓度增高、心肌组织间液Ca(2+)降低,而丹参酮ⅡA磺酸钠可阻止Ca(2+)内流,减少心肌组织间液Ca(2+)过量内流造成钙超载,降低心脏做功,避免钙超载诱导和加重急性心肌梗死。

关键词:丹参酮ⅡA磺酸钠；急性心肌梗死模型；钙离子及心肌肌钙蛋白；心肌收缩力；心功能

急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是指心脏因冠状动脉功能不全造成的急性、持续性缺血缺氧,并导致的急性心肌坏死造成严重的休克、心律失常、心力衰竭等并发症,是一类严重威胁人类健康且可危及生命的心脏疾病[1]。AMI的主要诱因是心肌缺血/再灌注损伤,而钙超载是造成缺血/再灌注损伤的离子基础。大量研究证实心肌损伤前细胞内钙离子(Ca2+)已升高,心肌缺血期和再灌注早期细胞内Ca2+大量内流是钙超载造成心肌后期缺血/再灌注损伤的重要征象,因此,避免钙超载或降低Ca2+大量内流的药物能够减少或延迟AMI病程的发生和发展[2]。由于以往研究多侧重于心肌细胞内Ca2+的变化,而对细胞外液Ca2+浓度变化与大鼠AMI模型离体心脏功能间的相互关系及影响少见报道,故本实验采用Langendorff离体心脏灌流法来观察丹参酮ⅡA磺酸钠对大鼠AMI模型离体心脏做功的影响,以分析其作用机制。

1材料与方法

1.1实验动物SD大鼠40只,体质量160～180 g,雌雄各半,由湖北医药学院实验动物中心提供,实验动物许可证SCXK(鄂)2011-0008。采用随机数字表编号随机分为模型组、普萘洛尔组,异丙肾组、丹参酮组,每组10只。

1.2主要药品与仪器丹参酮ⅡA磺酸钠注射液(上海第一生化药业有限公司,批号：H31022558)；普萘洛尔(东北制药集团沈阳第一制药厂,批号：H21020436)；盐酸异丙肾上腺素注射液(上海禾丰制药有限公司,批号：H44024348)；BL-420F生物信号采集记录系统(成都泰盟电子有限公司)；原子吸收光谱仪(japan,Z5000)；Langendorff-Perfused离体心脏模型监测仪(成都泰盟电子有限公司)；微透析管(CMA2O elite,8010435)。

1.3大鼠AMI模型造模方法参照文献[3],戊巴比妥钠(30 mg·kg-1)腹腔注射麻醉四组大鼠,固定后接Ⅱ导联记录心电图(EEG),舌下静脉注射垂体后叶素 (1.5 U·kg-1)造成大鼠急性心肌缺血,以心电图出现Q波、ST段抬高、T波高耸或倒置等EEG改变并存活24 h以上来作为大鼠AMI入选标准。

1.4大鼠离体心脏灌流方法参照文献[4],于造模型成功24 h,从大鼠尾静脉注入1 000 U肝素(0.25 mL/100 g) 抗凝,5 min后断头处死,保留主动脉3～4 mm剪下心脏取完整心脏, 放入4℃ K-H液中洗清心脏残留血液。然后于液面下主动脉插管,固定于Langendorff灌注管口。用37℃ K-H液5.8 kPa心脏逆行灌注,待心脏复跳后于左心耳剪一小口,将乳胶水囊测压管经二间瓣插入左心室,调节乳胶水囊使左心室舒张末期压(LVEDP)为7 mmHg,连接压力换能器系统记录离体心脏心功能指标。普萘洛尔按10-2mol·L-1灌流(普萘洛尔片在使用前研磨,用注射用水稀释过滤后加入1 000 mL K-H营养液中使其终浓度为10-2mol·L-1)；异丙肾组按10-2mol·L-1灌流(灌流液终浓度为10-2mol·L-1)；丹参酮ⅡA磺酸钠组按10-2mol·L-1灌流(灌流液终浓度为10-2mol·L-1)；模型组灌流K-H营养液。

1.5检测指标及方法用BL-420F生物信号采集记录系统记录药前10 min及药后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)、左室射血分数(LVEF)、左室内压力峰值(LVSP)。等心功能指标。参照文献[5],用微透析管连续收集心肌组织间液,用Z5000型原子吸收光谱仪原子吸收光谱法检测心肌组织间液Ca2+浓度。取心肌组织研磨匀浆检测cTnT浓度。

2结果

2.1丹参酮ⅡA磺酸钠对心肌组织间液Ca2+及心肌肌钙蛋白T浓度的影响模型组在用药后0.5、1 h 心肌组织间液Ca2+逐步降低,心肌肌钙蛋白T(cardiac troponin T, cTnT)增高,与用药前10 min比较,P<0.05,说明Ca2+大量内流进入心肌细胞内造成钙超载。异丙肾组用药后1 h 心肌组织间液Ca2+降低,cTnT增高,与用药前10 min及模型组比较,P<0.05。普萘洛尔组从用药后0.5、1 h心肌组织间液Ca2+增高、cTnT降低,与模型组及异丙肾组比较,P<0.05。丹参酮组的反应与普萘洛尔组类似,用药后0.5、1 h心肌组织间液Ca2+增高、cTnT降低,与用药前及异丙肾组比较,P<0.05,与普萘洛尔组比较,P>0.05,见表1。

2.2丹参酮ⅡA磺酸钠对心肌收缩力及心率的影响模型组在用药前10 min及用药后0.5、1 h 心肌收缩力(IT)、心率(HR)在实验期间无明显变化。异丙肾组用药后0.5、1 h IT增高,HR降低,与模型组比较,P<0.05。普萘洛尔组用药后0.5、1 h IT及HR均降低,与模型组及异丙肾组比较,P<0.05。丹参酮组药后0.5、1 h IT降低,与用药前及异丙肾组比较(P<0.05),但对HR无明显影响,见表2。

2.3丹参酮ⅡA磺酸钠对大鼠离体心脏左室最大上升/下降速率的影响模型组在药前10 min及用药后0.5、1 h左室最大上升/下降速率(±LVdp/dtmax)无明显波动。异丙肾组用药后0.5、1 h±LVdp/dtmax增高,与用药前10 min及模型组比较,P<0.05。普萘洛尔±LVdp/dtmax在灌流用药后0.5、1 h、急骤下降,与模型组及异丙肾组比较,P<0.05。丹参酮组在灌流用药后0.5、1 h±LVdp/dtmax均下降,与用药前及异丙肾组比较(P<0.05),差异有统计学意义,见表3。

2.4丹参酮ⅡA磺酸钠对大鼠离体心脏左室射血分数、左室内压力峰值的影响模型组在用药前10 min及用药后0.5、1 h测出左室射血分数(LVEF)、左室内压力峰值(LVSP)无明显波动。异丙肾组在0.5、1 h测出LVSP、LVEF均显著上升,与用药前及模型组比较,P<0.05。普萘洛尔组在0.5、1 h测出LVSP、LVEF均显著下降,与用药前及模型组比较,P<0.05。丹参酮组与普萘洛尔组类似,其LVSP、LVEF在0.5、1 h有一定的下降,但作用弱于普萘洛尔,与用药前及异丙肾组比较,P<0.05,差异有统计学意义,见表4。

表1　大鼠心肌组织间液Ca2+及cTnT浓度比较

注：与用药前比较,ΔP<0.05；与模型组比较,▲P<0.05,与异丙肾组比较,*P<0.05。

表2　大鼠离体心脏心肌收缩力及心率比较±s)

注：与用药前比较,ΔP<0.05；与模型组比较,▲P<0.05；与异丙肾组比较,*P<0.05。

表3　大鼠离体心脏±LVdp/dtmax比较

注：与用药前比较,ΔP<0.05；与模型组比较,▲P<0.05；与异丙肾组比较,*P<0.05。

表4　大鼠离体心脏LVSP、LVEF比较

注：与用药前比较,ΔP<0.05；与模型组比较,▲P<0.05；与异丙肾组比较,*P<0.05。

3讨论

《吴普本草》中记载丹参“味辛性凉、活血通经、凉血消痈”[6],主治心肌腹痛[7]。丹参的脂溶性成分为丹参酮Ⅰ、丹参酮 ⅡA、酮 ⅡB、丹参酮Ⅴ、丹参酮Ⅵ等[8-9],本实验选用的是丹参酮ⅡA磺酸钠是从丹参块茎中纯化提取的脂溶性二萜醌类化合物丹参酮ⅡA经磺化反应而制成的灭菌注射液。现代医学亦证实其具有降低血液黏稠度、扩张心肌血管、增加缺血心肌组织血液流量,抑制缺血区组织细胞内钙超载而发挥心肌保护作用[10]。丹参酮ⅡA还具有多种药理学活性,如在AMI时可明显扩张冠状动脉,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+大量内流进入心肌细胞内,心肌组织间液Ca2+降低,cTnT增高造成钙超载,导致冠状动脉痉挛、冠脉流量急剧降低加重急性缺血。在心功能评介中,IT直接反映心肌收缩力、HR反映心脏收缩的频率[13]。LVEF反映左心室收缩射血时左心室内压力的变化,LVSP是等容收缩期末左心室肌强烈收缩,此时心室内压急剧升高,这个参数直接反映心肌收缩力[14]。±LVdp/dtmax与心肌收缩与舒张呈正相关,+LVdp/dtmax数值增加代表心肌收缩力增强,-LVdp/dtmax数值降低代表心肌舒张功能降低。本实验中,我们应用β受体阻断剂普萘洛尔、β受体激动剂异丙肾上腺素及丹参酮ⅡA磺酸钠来观察心肌组织间液Ca2+、cTnT与心功能的相互影响,以分析丹参酮ⅡA磺酸钠的药理作用。

实验显示,异丙肾组在0.5、1 h测出IT增强、HR增快,LVEF、LVSP、±LVdp/dtmax均显著上升,说明异丙肾上腺素具有β受体激动效应,可促进Ca2+内流,但心肌组织间液Ca2+降低,cTnT增高的结果会加重钙超载造成心肌急性缺血。普萘洛尔组0.5、1 h IT降低、HR减慢,LVSP、LVEF、±LVdp/dtmax也急骤下降。普萘洛尔为β受体阻断剂,可阻断心脏心肌β1和β2受体,具有拮抗交感神经兴奋及儿茶酚胺的作用,降低心脏的收缩力、收缩速度及兴奋性,抑制心脏起搏点动作电位时程而减慢心率[15]。其心肌组织间液Ca2+增高,cTnT降低也会降低Ca2+内流,防止心肌钙超载造成对心肌损伤。丹参酮组在灌流丹参酮ⅡA磺酸钠给药0.5和1 h时, cTnT、IT、±LVdp/dtmax、LVEF、LVSP明显降低,心肌组织间液Ca2+在药后0.5、1 h时浓度明显升高。分析认为,IT、±LVdp/dtmax、LVEF、LVSP与Ca2+密切相关,Ca2+内流是心肌收缩的离子基础。Ca2+内流主要通过L型钙通道、肌浆网上ryanodine受体与cTnT结合而影响细胞内钙稳态[16]。如果Ca2+通过L型钙通道过多内流且肌浆网Ca2+过多释放会造成Ca2+超载,严重钙超载可诱发心肌细胞后除极而导致心肌梗死发生。心肌梗死时心肌细胞及冠状动脉平滑肌严重钙超载(钙僵)诱发心肌细胞后除极会导致其不能有效舒张,心肌收缩张力降低且不能完全舒张。实验中心肌组织间液Ca2+在药后0.5、1 h时浓度明显升高,说明Ca2+内流减少,证实丹参酮ⅡA在心肌梗死时可减少Ca2+内流造成心肌细胞内钙超载,还可抑制Ca2+与cTnT结合,使心肌正常除极完全舒张,扩张冠状动脉,避免由钙稳态失衡(钙超载)诱导心肌梗死从而起到心肌保护作用。

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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：李龙珠,女,副教授,研究方向：病理生理学, E-mail：2051494669@qq.com