在湿热环境下以氧化应激为核心的心脏损伤机制研究

发布时间：2018-01-29 02:48

本文关键词： 热射病心脏损伤氧化应激血管紧张素Ⅱ 大鼠模型　出处：《广州中医药大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：中暑是指人体在高温、高湿的极端湿热环境下,由于电解质和水分的大量丢失,人体散热功能障碍甚至衰竭引起的以中枢神经系统、心血管系统、消化系统等多系统功能障碍或衰竭为主要表现的湿热应激损伤性疾病。根据我国《职业性中暑诊断标准》(GB11508-89)可将中暑分为以下三级:先兆中暑、轻度中暑和重度中暑。重症中暑又分三类:热痉挛、热衰竭和热射病,其中热射病是致命性的急性疾病。在我国南方地区,湿热是夏季的主流气候,据不完全统计,我国中暑死亡率可能高达10～15%;流行病学资料显示,极热期间,美国城镇地区中暑发生率为20/10万人,其潜在死亡率约为400%,而在沙特阿拉伯半岛,致死率约50%左右。从目前的研究情况来看,大部分研究趋向于认为高温、高湿环境下导致的热射病,主要表现为多器官功能障碍综合征甚至多器官功能衰竭,这也是热射病死亡主要原因之一。而心血管系统被认为是最先受到影响的系统,但针对其损伤及损伤机制的深层次研究较少,并且缺乏具有针对性的治疗方法,该研究将进一步为揭示湿热环境下心脏损伤的病理机制奠定理论基础,为深入研究和临床防治湿热应激相关心脏功能损伤提供理论依据。研究目的:1.探讨热射病(heat stroke,HS)大鼠死亡危险因素及心肌损伤情况;2.探究湿热应激致大鼠心肌组织损伤和心功能损害的机制;3.探索活性氧(Reactive oxygen species,ROS)、血管紧张素Ⅱ(Angiotensin,AngⅡ)在热射病(湿热应激)心肌损伤过程中的作用及作用机制;4.为进一步深入研究和临床防治热射病相关心脏功能损伤提供理论依据。研究方法:1.实验动物分组:无特定病原体(Specefic pathogen Free,SPF)级 SD(Sprague-Dawle y)大鼠48只,体重278～316g,于广州军区广州总医院实验动物中心饲养1周,环境温度23℃,湿度(50±5)%,12h昼/夜循环,实验大鼠随机分为正常对照组(Control,C组)、热射病组(Heat stroke,HS组)、热射病维生素E处理组(Heat stroke of vi taminE,VitEHS 组)、热射病缬沙坦处理组(Heat stroke of valsartan,ValsartanHS 组),每组12只。2.建立热射病大鼠动物模型:·用模拟热气候动物舱对大鼠进行湿热打击,热打击前将模拟热气候动物舱预热至温度:40℃,湿度:65%。HS诊断标准:肛温达(42.5±0.2)℃同时伴有四肢无力、不能爬行。3.恢复期处理:各组大鼠均称重,记录打击前后体重变化,计算公式:体重变化率(体液丢失率)=体重变化(热打击前体重-最大核心体温时体重)/热打击前体重×l00%;恢复进食、水,在恢复过程中继续给予体温检测,每30分钟记录一次,持续3小时,后改为每6小时记录一次;每12小时记录一次体重;VitEHS组、ValsartanHS组分别给予 VitE100mg/kg/day(溶解为 1ml)、Valsartan16mg/kg/day(溶解为 1ml)灌胃,C组、HS组分别给予生理盐水1ml/day灌胃,72小时后终止实验。绘制Kanplan-Meier曲线、计算死亡率。4.组织病理检测:留取心肌组织(心尖部)标本,做石蜡切片,应用HE染色观察各组心肌标本病理改变,采用TUNEL法检测心肌细胞凋亡;另做心肌组织电镜切片,透射电镜下观察心肌组织超微结构。5.血清检测:经腹主动脉采血留取血液标本,利用试剂盒检测血清中肌酸激酶同工酶 MB(Creatine Kinase-MB,CK-MB)、超敏 C 反应蛋白(hypersensitive C-reactive protein,hs-CRP)、心肌肌钙蛋白Ⅰ(cardiac troponin,cTn-Ⅰ)、乙酰胆碱(Acetylcholine,Ach)、Angll 等含量。6.氧化应激检测:留取大鼠心肌组织,置于-70℃超低温冰箱保存,采用试剂盒检测心肌组织中谷胱甘肽(glutathione,GSH)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、总抗氧化能力(Total Antioxidant Capacity,T-AOC),总超氧化物歧化酶(Total Superoxide Dismutase,T-SOD)。7.统计学处理:数据处理使用SPSS19.0统计软件,计量资料用均数±标准差表示(X ±S),两组均数间比较采用t检验,多组均数间比较采用方差分析(one-way ANOVA),Kanplan-Meier法作生存曲线,比较采用log-rank χ2检验,影响因素的分析,采用COX回归模型、P0.05为差异有统计学意义。研究结果:1.成功构建了大鼠热射病模型,HS组、VitEHS组、ValsartanHS组平均发病时间无明显差异,差异无统计学意义(P0.05)。C组体重变化率明显小于HS组、VitEHS组、ValsartanHS组体重变化率,差异有统计学意义(P0.05),但HS组、VitEHS组、ValsartanHS组间体重变化率差异无统计学意义(P0.05)。2.HS组、VitEHS组、ValsartanHS组三组大鼠的72小时Kanplan-Meier生存分析发现,各组死亡率差异无统计学意义(P0.05),但数据显示死亡事件主要发生在发病后24小时内。COX回归模型提示发病后低体温和较长湿热打击时间是热射病模型大鼠死亡的主要危险因素,但相对较高的体重变化率(体液丢失率)则对热射病模型大鼠的存活有一定的保护作用。3.心肌组织HE染色,C组心肌组织结构基本正常,见心肌细胞呈类圆形、胞核居中、胞质均染、未见炎性细胞浸润及出血;HS组见部分心肌细胞排列紊乱、形态不规则或模糊不清、部分胞质深染、心肌细胞肥大,细胞间质可见散在出血、水肿及炎性细胞浸润;VitEHS组见心肌细胞排列较HS组整齐,肥大的心肌细胞数量减少,细胞间质仍可见散在出血和水肿及炎性细胞浸润,但较HS组减轻;ValsartanHS组与HS组相比细胞排列较整齐,肥大的心肌细胞数量、细胞间质出血点、炎性细胞浸润数量均减少,间质水肿程度减轻,但与VitEHS组相比未见明显差异。4.C组大鼠心肌组织肌节排列整齐、Z线明显,未见肌丝断裂、溶解,线粒体无肿胀、嵴清晰、排列紧密整齐,胞核染色质均匀、未见染色质固缩、边集、无空泡变性;HS组大鼠心肌组织透射电镜显示部分肌微丝疏松、模糊、Z线不明显,线粒体肿胀、嵴变模糊、可见空泡形成,核形不规整、核周间隙增宽、核染色质固缩并出现边聚现象,以上改变在HS组打击后24小时、48小时、72小时并未改善。VitEHS组较HS组肌节排列整齐、Z线清晰、线粒体肿胀减轻、嵴较清晰、线粒体空泡明显减少、核形较规整、胞核染色质较均匀、偶见核周间略增宽及边聚现象;ValsartanHS组与HS组相比肌节排列较整齐、Z线较清晰、线粒体肿胀减轻、嵴较清晰、未见明显线粒体空泡、核形较规整、胞核染色质较均匀、偶见核周间略增宽及边聚现象;ValsartanHS组与VitEHS组相比未见明显差异。5.C组仅见少数心肌细胞出现凋亡,HS组、VitEHS组、ValsartanHS组心肌细胞凋亡数量显著增加,经方差分析,差异有统计学意义(P0.05);VitEHS组、ValsartanHS组心肌细胞凋亡数量均比HS组减少,但仍高于C组心肌细胞凋亡数量,差异有统计学意义(P0.05);VitEHS组与ValsartanHS组比较,两组心肌细胞凋亡数量差异无统计学意义(P0.05)。6.HS组血清Ach含量较C组血清Ach含量明显减少,差异有统计学意义(P0.05)。7.VitEHS组、ValsartanHS组心肌细胞凋亡数量(AI)少于HS组,但多于C组,差异有统计学意义(P0.05),VitEHS组与ValsartanHS组心肌细胞凋亡数量无明显差异。8.各组心肌组织中肌酸激酶同工酶MB(CK-MB)含量、血清心肌肌钙蛋白I(cTn-I)含量,无明显差异(P0.05)。9.HS组、VitEHS组、ValsartanHS组血清超敏C反应蛋白(hs-CRP)含量较C组显著增加,差异有统计学意义(P0.05);VitEHS组、ValsartanHS组血清超敏C反应蛋白(hs-CRP)含量均比HS组减少,但仍高于C组,差异有统计学意义(P0.05);VitEHS组与ValsartanHS组比较,差异无统计学意义(P0.05)。10.C组血清血管紧张素Ⅱ(Angll)含量相对较少,HS组、VitEHS组、ValsartanHS组血清血管紧张素Ⅱ(Angll)含量显著增加,差异有统计学意义(P0.05);ValsartanHS组血清血管紧张素Ⅱ(Angll)含量比HS组、VitEHS组稍高,差异有统计学意义(P0.05);HS组与VitEHS组比较,差异无统计学意义(P0.05)。11.C组心肌组织谷胱甘肽(GSH)、总抗氧化能力(T-AOC)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)含量较多,HS组、VitEHS组、ValsartanHS组则较少,经方差分析,差异有统计学意义(P0.05);VitEHS组与ValsartanHS组GSH、T-AOC、T-SOD含量均比HS组增多,但仍低于C组,差异有统计学意义(P0.05);VitEHS组与ValsartanHS组比较,GSH、T-AOC、T-SOD含量差异无统计学意义(P0.05);HS组、VitEHS组、ValsartanHS组心肌组织丙二醛(MDA)含量较C组明显增加,经方差分析,差异有统计学意义(P0.05);VitEHS组、ValsartanHS组MDA含量均比HS组减少,但仍高于C组,差异有统计学意义(P0.05);VitEHS组与ValsartanHS组比较,差异无统计学意义(P0.05)。结论:1.研究发现热射病模型大鼠死亡时间主要在发病后24小时内,其死亡主要危险因素可能与恢复期低体温和较长打击时间密切相关,而相对较高的体重变化率(体液丢失率)对热射病模型大鼠的存活有一定的保护作用。2.本研究进一步明确了高温、高湿环境可对心肌组织造成损害,但该研究并未发现存在心肌组织坏死情况,其损害可能与Angll、活性氧参与诱导的心肌细胞凋亡有关;Angll→活性氧(ROS)→氧化应激(oxidative stress)→线粒体损伤→心肌细胞凋亡→心肌损伤,可能是高温、高湿导致热射病心肌组织损伤的信号通路之一,通过拮抗血管紧张素Ⅱ与其受体AT1结合和清除过多的活性氧在一定程度上能减轻湿热应激所致的心肌组织损伤。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：广州中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R594.12

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