左旋精氨酸与氧自由基的相互作用

1、    左旋精氨酸与氧自由基的相互作用        摘要目的：研究左旋精氨酸与氧自由基间的相互作用。方法：14只离体大白鼠心脏模型，分别予含5左旋精氨酸高钾停跳液（实验组）或单纯高钾停跳液（对照组），使心脏停博60分钟，再以KHBB缓冲液复灌30分钟。观察复灌后鼠心的冠脉流量、心搏率和左室内压，并测定心肌匀浆内乳酸（LA）、丙二醛（MDA）、黄嘌呤氧化酶（XOD）和超氧化物歧化酶（SOD）含量。结果：复灌时实验组冠脉流量明显多于对照组，鼠心搏率和节律恢复也早。实验组复灌时左

2、室内压无显著变化，而对照组鼠心左室内压在收缩相和舒张相均明显上升（36和73）。复灌30分钟时，对照组心肌匀浆LA，MDA和XOD均比实验组分别高20（P0.05）、26（P0.01）和36（P0.001），而SOD仅为实验组的87（P0.001）。结论：左旋精氨酸可通过促进NO生成与释放，减少氧自由基的生成，进一步减少ONOO-的产生，从而减轻自由基对心肌细胞的损伤，达到心肌保护作用。关键词左旋精氨酸氧自由基心肌再灌注损伤 The lnteraction of L-arginine and Oxygen RadicalsJiang Zhen，Guo Kefang，Dong Sufei(Dep

3、artment of Anesthesiology，ZhongShan Hospital，Shanghai Medical University 200032)AbstractObjective：To study the interaction of L-arginine and oxygen radicalsMethods：Fourteen Sprague-Dawley rat hearts were randomly divided into two groups：control group（crystal cardioplegia，C group）and test group （ctys

4、tal cardioplegiaL-arginine，T group）Before cardiac arrest and at10，20 and 30 min after reperfusion，coronary blood flow（CBF），heart rates（HR） and left ventricular pressure（LVP） were observedAfter reperfusion for 30 min，rat hearts were homogenized and the concentrations of lactic acid（LA），malonylaldehyd

5、e（MDA），superoxide dismutase （SOD），xanthine oxidase（XOD） in homogenate were measuredResults：After reperfusion CBF in T group was significantly higher than that in C groupNo significant changes were found in LVP of T group after reperfusion，but the left ventricular systolic and diastolic pressures in

6、C group increased significantly by 36 and 73 respectively after reperfusionThe concentrations of LA，MDA and XOD in C group were significantly higher than those in T group，but the concentration of SOD were lowerConclusion：L-arginine can reduce the generation of oxygen radicals and protect effectively

7、 myocardium from oxygen radicals during ischemiareperfusionKey wordsL-arginineOxygen radicalsMyocardial reperfusion injury细胞内钙代谢紊乱、氧自由基的产生和中性粒细胞浸润是造成心肌缺血再灌注损伤的三个主要途径1，在主动脉阻断前，冠状动脉内NO治疗可减轻缺血再灌注引起的心肌和冠脉损害2。本实验以离体鼠心模型，探讨左旋精氨酸（L-arg）与氧自由基之间的相互作用与关系，试对L-arg保护心肌，减轻缺血再灌注作用的机制作进一步探讨。材料与方法动物模型制备14只SD大白鼠（2002

8、20g）戊巴比妥钠麻醉和肝素化后，取出心脏，主动脉插管，建立改良Langendorff离体鼠心灌注模型，以充有95O25CO2的碳酸氢盐缓冲液（KHBB）逆行灌注，灌注压为8.3kPa，恒温37。由左房经二尖瓣口将球囊置入左室，测量左室内压。灌注10分钟后，对照组给以高钾停跳液3ml，而实验组注入含5L-arg高钾停跳液使心脏在持续低温（20）下停搏，30分钟后各补加1.5ml的停跳液，60分钟后复灌。观测方法观察基础状态和复灌10、20、30分钟四个时段的冠脉流量、心搏率和左室内压。复灌30分钟后，取下心脏，低温制作匀浆，离心取上清液，用UV-754紫外分光光度仪测定乳酸（LA）：酶偶联四唑

9、盐比色法；丙二醛（MDA）：硫代巴比妥酸比色法；黄嘌呤氧化酶（XOD）：二氯化硝基四氮唑盐还原法；超氧化物歧化酶（SOD）：黄嘌呤氧化酶法。统计分析所有数据以±s表示，均数间采用t检验分析，P0.05为差异显著。结果复灌30分钟时实验组鼠心冠脉流量与基础时相比有逐渐升高趋势，而对照组冠脉流量呈进行性减少，两组间差异明显。复灌10分钟时心搏率均较停搏前明显减慢，对照组尤甚，对照组和实验组分别减慢30和20，以后逐渐增快，至复灌20分钟时实验组已恢复到基础状态，而对照组仍慢21，甚至在30分钟时仍低于基础状态15（表13）。复灌时，实验组收缩相左室内压仅有上升趋势（11），但无统计学意义

10、，舒张相无明显改变。而对照组左室内压明显升高，尤以舒张相升高显著，30分钟时收缩相和舒张相分别为基础状态的135和173（表2）。对照组心肌匀浆上清液LA、MDA和XOD含量均比实验组高，分别为实验组的119.9（P0.05）、126.2（P0.01）和135.5（P0.001）。而SOD比实验组低，仅为实验组的86.6（P0.001）（表3）。表1各组基础值（±s）HR（bpm）BP（mmHg）冠脉流量（mlmin）基础组194.75±21.26139.80±11.5273.2±14.485.26±0.24实验组207.25±49.

11、09138.45±16.8464.57±12.835.28±0.46对照组201.00±24.23149.00±20.6170.50±9.195.38±0.45表2复灌后血流动力学变化（±s）基础值复灌10min复灌20min复灌30min实验组HR（bpm）207.3±49.1166.0±20.4?197.0±18.9?198.7±23.0?BP（mmHg）138.5±16.864.6±12.8152.9±16.997.1±16.9?

12、150.1±16.191.9±35.6?153.2±17.090.3±23.6?对照组HR（bpm）201.0±24.2124.7±9.1159.8±25.8170.5±29.5BP（mmHg）149.0±30.670.5±9.2179.6±19.8120.5±21.2179.3±20.3117.8±20.3201.8±14.5122.3±18.9与对照组比较，?P0.05?P0.01 表3复灌后心肌匀浆检查及冠脉流量（±s）

13、冠脉流量（mlmin）MDA（nmolL）LA（mmolL）XOD（NUml）SOD（NUml）实验组5.58±0.54?3.53±0.33?1.61±0.22?68.53±6.06?182.10±5.18?对照组4.74±0.534.45±0.521.93±0.2792.88±7.69157.72±6.89与对照组比较，?P0.05?P0.01?P0.001 讨论L-arg是NO的生理性前提，经NO合成酶（NOS）作用后生成NO。心肌缺血再灌注时L-arg缺失，心肌内NOS活性降低，缺血再灌注

14、心肌产生一些抑制NO合成并使其失活的物质氧自由基等，终致内源性NO基础释放减少或耗竭3，导致心肌顿抑、心律失常。NO供体药具有抗心律失常作用，而NOS抑制剂可使再灌注期室颤发生率明显升高4。本实验也注意到L-arg可使离体鼠心率较对照组提前恢复，提示在缺血再灌注损伤中，NO似乎可作为一种内源性抗心室颤动因子保护心脏5。提供外源性L-arg，可通过L-arg-NO通路，促使NO生成增加。NO的心肌保护作用可能与NO扩张局部血管、阻止血小板凝聚、减少淋巴细胞及中性粒细胞黏附于血管内皮细胞、升高心肌cGMP及中和或直接清除氧自由基有关6。本实验缺血再灌注后对照组与实验组相比收缩相和舒张相左室内压明显

15、升高，且尤以舒张相升高明显。NO具有多种血管重要调节作用，而对心肌收缩性可能无重大影响7，但NO可促使心肌松弛，降低舒张张力，有利于心室充盈和心内膜下血管供血，是一个心肌耗氧增加时有益的急性适应机制，对维持心肌收缩舒张功能有利。本研究注意到复灌后实验组乳酸产量明显低于对照组，提示L-arg有利于心肌细胞内ATP水平的维持，可能与其作为能量转换过程的底物或与NO减少ATP分解、增加ATP合成有关。再灌注时，由于ATP降解提供黄嘌呤氧化酶底物及白细胞和补体的激活、磷酸化酶-花生四烯酸的介导、线粒体损害、儿茶酚胺的氧化等一系列因素，使氧自由基产生过多，引起细胞膜的脂质过氧化。心肌细胞暴露于大量氧自由

16、基中，导致细胞进一步损伤，甚至死亡8。氧自由基作为机体氧化反应产物存在于体内。正常情况下，这少量的氧自由基可被SOD和触酶还原成水和分子氧；缺血再灌注时细胞内钙超载，激活黄嘌呤氧化酶形成大量黄嘌呤，使细胞膜脂质过氧化产物丙二醛也明显增加。本实验组鼠心虽也同样经历缺血再灌注损伤，但XOD和MDA明显低于对照组，同时SOD明显高于对照组。提示L-arg不仅能减少SOD的消耗，还能减少XOD的激活，减轻自由基对细胞膜的损害。血管内皮细胞不仅产生NO，也同时分泌氧自由基。它们之间相互拮抗，具有重要的调节作用。过多的氧自由基会拮抗NO的作用，引起内皮细胞介导的血管舒张功能异常。应用氧自由基清除剂、超氧化

17、物歧化酶（SOD）和NO合成底物L-arg，不仅可消除内皮细胞对NO反应消失的障碍，而且适量增加NO，NO通过清除氧自由基从而抑制过度的脂质氧化。然而，当NO和氧自由基的比例为11时，可发生生化反应，生成具有更强氧化性的过氧化亚硝酸根（ONOO-），将引发体内自由基的链式反应，加重对机体的损伤9。因此认为NO对再灌注损伤既有保护作用，又有潜在的损伤作用，与再灌注部位活性氧水平高低及机体抗氧能力有关。NO的损伤作用与抗损伤作用相互拮抗，维持动态平衡。其中NOO2间的平衡非常重要。因此，适度、及时地给予NO供体，把NO维持于低水平，使NOO2平衡趋向于生成NO。这样，既可保留eNOS的生理功能，又

18、不诱导iNOS的合成，也不致于引起NO在体内泛滥成灾而导致广泛损害10。结论L-arg可促进NO的生成和释放。只要补充适度、及时，不仅可减轻再灌注心肌的炎症反应，减少缺血区血小板和粒细胞的凝聚，增加冠脉血流，改善心肌缺血，维持心肌收缩性能，降低舒张张力，还可充当氧自由基的清除剂，可见是多种机制的共同作用起到心肌保护作用的。姜桢（上海医科大学中山医院麻醉科200032）郭克芳（上海医科大学中山医院麻醉科200032）董苏斐（上海医科大学中山医院麻醉科200032）参考文献1，Ambrosio G，Chiariello MMyocardial reperfusion injury：mechanis

19、ms and managementA reviewAm J Med，1991，91（Suppl 3c）86-882，姜桢，徐德民，叶磊左旋精氨酸在心脏外科围术期的应用中华麻醉学杂志，1998，18150-1523，Ma X-L，Weyrich AS，lefer DJ，et alDiminished basal nitric oxide release after myocardial ischemia and reperfusion promotes neutrophil adherence to coronary endotheliumCirc Res，1993，72403-4124，Wainwright CL，Mactorana PAPirsidomine，a novel nitric oxide donor，suppresses ischemic arrhythmias in anesthetized pigsJ Cardiovasc Pharmacol，1993，22（Suppl 7）44-505，Pabla R，Curtis MJEffects of NO modulation on cardiac arrthythmias in the rat heartCirc Res，