不同剂量异丙肾上腺素对家兔动脉血压及心脏损伤的影响探讨

万 炯

贵州省铜仁职业技术学院医学院基础教研室,贵州省铜仁市 554300

在正常的生理与外在环境影响下,人体与高等动物的动脉血压是相对恒定的,是通过神经因素和体液因素的共同调节而实现的,而体液调节与神经调节之间存在联系性与区别性[1]。在当前动脉血压波动的影响分析中,动物模型分析是当前一个重要的研究途径。特别是家兔具有价廉易得、心脏解剖生理与人类类似、耐受性好、容易饲养管理等特点,已广泛应用于多种心血管疾病的研究。并且家兔的主动脉神经在生理学上容易分离,且在解剖学上易于分离,也独成一支,也便于观察。异丙肾上腺素(isoproterenol,ISO)是非选择性β肾上腺素受体(β adrenergic receptor,β-AR)激动剂,激活腺苷酸环化酶,可偶联G蛋白,影响心房的机械性活动,使ATP转变成cAMP[2]。异丙肾上腺素还可参与调节体内的扩张血管过程与抑制肾素—血管紧张素—醛固酮系统活性,也可参与调节机体的血压与酸碱平衡[3]。本文具体探讨与分析了不同剂量异丙肾上腺素对家兔动脉血压及心脏的影响,以明确异丙肾上腺素应用于家兔造模的效果与机制。现报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 研究对象:研究时间为2022年4月—2023年2月,选择健康成年雄性家兔18只纳入本次课题研究,体重2.5～3.0kg,兔龄为3个月左右。健康成年雄性家兔购自北京维通利华实验动物有限公司,饲养于某某医院实验动物中心,饲养环境温度为(25±3)℃,湿度为(70±5)%。所有家兔分笼饲养,每笼2只,家兔饲养于安静、有良好通风和空气过滤系统的环境中,饲养过程中使用无菌饮用水及标准啮齿类动物饲料,每3d更换笼具、垫料,水与饲料由家兔随意摄取。本次实验已取得动物实验伦理委员会的允许,并严格按照国际动物保护协会规定进行操作。

1.1.2 试剂及仪器:异丙肾上腺素购自美国sigma公司,用无菌生理盐水配置成0.1ml/kg与0.4ml/kg的使用浓度。BL-420型生物信号采集系统购自成都泰盟公司,心电图设备为shimmersensing7814型,戊巴比妥钠购自上海化学试剂公司,血清肌酸激酶(Creatine kinase,CK)、乳酸脱氢酶(Lactic dehydrogenase,LDH)测定试剂盒均购自南京建成生物制品研究所,抗Caspase-3多克隆抗体(1∶500)、Bcl-2多克隆抗体(1∶1 000)抗体购自上海生工公司。

1.2 家兔分组与处理 将18只家兔随机平分为低剂量异丙肾上腺素组(低剂量组)、高剂量异丙肾上腺素组(高剂量组)与对照组,每组6只。在适应性喂养2周后进行处理。处理过程:低剂量组、高剂量组家兔每日背部皮下分别注射0.1ml/kg与0.4ml/kg的异丙肾上腺素100μl,1次/d;对照组在同样位置注射无菌生理盐水100μl,1次/d,持续应用14d。

1.3 观察指标 (1)在处理第7天、第14天采用生物信号采集系统测定与记录家兔的平均动脉压。(2)在处理第7天、第14天测定采用心电图测定与记录家兔的维持窦性节律时间。(3)在处理第7天、第14天抽取家兔的尾静脉血1ml左右,低温分离上层血清后,采用酶联免疫法测定与记录血清肌酸激酶、乳酸脱氢酶含量。(4)在处理第14天处死所有家兔,解剖分离快速取出心脏组织,将全部心脏组织进行研磨,提取总蛋白,进行SDS-PAGE电泳后,根据抗原抗体原理,采用Western blot方法测定与记录抗Caspase-3抗体、抗Bcl-2抗体的相对表达水平,以β-actin作为内标。

2 结果

2.1 三组平均动脉压变化对比 低剂量组、高剂量组处理第7天、第14天的平均动脉压均高于对照组(P<0.05),且高剂量组高于低剂量组(P<0.05)。见表1。

表1 不同剂量异丙肾上腺素对家兔平均动脉压的影响

2.2 三组维持窦性节律时间变化对比 低剂量组、高剂量组处理第7天、第14天的维持窦性节律时间均短于对照组(P<0.05),且高剂量组短于低剂量组(P<0.05)。见表2。

表2 不同剂量异丙肾上腺素对家兔维持窦性节律时间的影响

2.3 三组血清肌酸激酶、乳酸脱氢酶含量变化对比 低剂量组、高剂量组处理第7天、第14天的血清肌酸激酶、乳酸脱氢酶含量均高于对照组(P<0.05),且高剂量组高于低剂量组(P<0.05)。见表3。

表3 不同剂量异丙肾上腺素对家兔血清肌酸激酶、乳酸脱氢酶含量的影响

2.4 三组Caspase-3、Bcl-2蛋白相对表达水平对比 低剂量组、高剂量组处理第14天的心脏组织Caspase-3、Bcl-2蛋白相对表达水平高于对照组(P<0.05),且高剂量组高于低剂量组(P<0.05)。见表4。

表4 不同剂量异丙肾上腺素对家兔心脏组织Caspase-3、Bcl-2蛋白相对表达水平的影响

3 讨论

血压异常作为心血管系统的常见疾病之一,也是引起冠心病、心力衰竭、心肌梗死等疾病的危险因素之一,尤其是其导致心力衰竭的发病率比较高。心力衰竭为各种心脏疾病的终末阶段,伴随有血流动力学负荷过重、大量炎性因子释放、心脏细胞受损、心室泵血和充盈功能受损等[4]。心力衰竭在临床上多表现为乏力、水肿等症状,可反复发作,且病情顽固。当前对心力衰竭的治疗水平显著提高,但心力衰竭的死亡率一直居高不下,5年存活率甚至低于一些恶性肿瘤,为此加强其早期诊断具有重要价值[5]。高血压需要终身治疗,且很多药物的治疗效果不佳。有研究显示,目前对于高血压疾病的治疗效果并不十分乐观。从某种程度上讲,血压控制不良的原因可能是由于对血压调节的相关生理基础研究不够清楚。异丙肾上腺素可增加心输出量,改善周围组织的血流灌注,使心室发生重构,导致心肌损伤[6]。本研究结果显示,低剂量组、高剂量组处理第7天、第14天的平均动脉压均高于对照组(P<0.05),且高剂量组高于低剂量组(P<0.05);低剂量组、高剂量组处理第7天、第14天的维持窦性节律时间均短于对照组(P<0.05),且高剂量组短于低剂量组(P<0.05),表明异丙肾上腺素在家兔的应用能提高平均动脉压,降低维持窦性节律时间,且存在量效关系。从机制上分析,自主神经系统的活性状态在高血压的发生与发展过程中起着非常重要的作用,神经源性高血压约占高血压患者的一半,其中肾脏交感神经活性状态占重要部分[7]。异丙肾上腺素能激动心肌β受体的表达,升高血压,增加心输出量。当前也有研究表明,采用0.05ml/kg的异丙肾上腺素可使家兔平均动脉压显著升高,随着药物剂量的逐渐增加,平均动脉压升高的幅度也逐渐增加,并且药物作用时间也呈逐渐延长趋势[8]。但是随着药物浓度的逐渐升高,升高平均动脉压的效果也会出现平台期。特别是药物浓度过大,会存在一定的不良反应,可增加实验动物的死亡率。

当前影响机体动脉血压的影响因素比较多,包括大动脉管壁弹性、血容量、搏出量、外周阻力和心率等,主要受神经和体液共同调节[9]。特别是切断迷走神经也会引起血压的下降,刺激迷走神经及其外周端都会引起血压的下降。当心脏活动受到抑制时,可降低心输出量,导致血压降低。有研究表明异丙肾上腺素诱导的心损伤大鼠是一个稳定、可靠的大鼠心力衰竭模型,可反映大鼠的心功能变化情况[10-11]。本研究显示,低剂量组、高剂量组处理第7天、第14天的血清肌酸激酶、乳酸脱氢酶含量均高于对照组(P<0.05),且高剂量组高于低剂量组(P<0.05),表明异丙肾上腺素在家兔的应用能提高血清肌酸激酶、乳酸脱氢酶含量,且存在量效关系。从机制上分析,异丙肾上腺素可作用于外周血管平滑肌上的β受体,提高外周阻力与收缩血管。当前有研究显示蛋白激酶非选择性抑制剂的应用可减缓异丙肾上腺素对尿钠肽分泌的抑制效应,但是随着异丙肾上腺素剂量的增加,舒张血管的降压效应小于激动心脏的升压效应,甚或可导致机体出现血压升高[12-13]。

心肌细胞对缺血、缺氧耐受力差,心肌细胞如果持续发生缺血与缺氧等,可导致细胞凋亡。在细胞凋亡过程中,Bcl-2家族发挥重要作用,Caspase-3、Bcl-2的高表达都可促进细胞凋亡,尤其是Caspase-3是Caspase级联反应中最关键的效应蛋白酶,特别是当机体血压持续升高时,Caspase-3、Bcl-2的表达水平也会升高[14]。本研究显示,低剂量组、高剂量组处理第14天的心脏组织Caspase-3、Bcl-2蛋白相对表达水平高于对照组(P<0.05),且高剂量组高于低剂量组(P<0.05),表明异丙肾上腺素在家兔的应用能提高心脏组织Caspase-3、Bcl-2蛋白表达水平。从机制上分析,异丙肾上腺素为非选择性的β受体激动剂,可通过鸟苷酸结合蛋白偶联激活腺苷酸环化酶,激活蛋白激酶A,细胞内cAMP水平升高,使细胞膜上的钙离子通道蛋白磷酸化,增多钙离子内流,使得血清中钙离子水平增加,从而可提高心脏组织Caspase-3、Bcl-2蛋白表达水平[15]。当前也有研究显示,异丙肾上腺素能够提供能量基质,促进腺苷的合成,促进能量代谢,激活磷酸肌醇途径,产生大量的三磷酸肌醇,导致机体出现缺血缺氧,从而使得心功能异常[16]。异丙肾上腺素诱导心肌损伤模型多在大鼠中进行,本研究为异丙肾上腺素诱导家兔心肌损伤模型的构建提供机制及理论依据指导,为相关疾病的研究提供基础。由于经费下拨比较少,本次课题研究涉及的组别比较少,也没有纳入其他药物进行对比分析,调查分析的资料比较少,将在后续研究中探讨。

总之,异丙肾上腺素应用于家兔心肌损伤模型的构建中,能提高平均动脉压,降低维持窦性节律时间,还可提高血清肌酸激酶、乳酸脱氢酶含量,促进心脏组织Caspase-3、Bcl-2蛋白表达,且存在量效关系,为异丙肾上腺素诱导家兔心肌损伤模型的构建提供机制及理论依据指导。