胰高血糖素樣肽-1對(duì)大鼠心肌缺血再灌注/細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷的保護(hù)作用及機(jī)制

郭 佳， 邊云飛， 王 麗， 楊慧宇， 肖傳實(shí)

(1山西醫(yī)科大學(xué)，2山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院心內(nèi)科，3山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院，山西 太原 030001)

1000-4718(2012)05-0858-07

2011-03-12

2012-03-16

△ 通訊作者 Tel：0351-3362132;E-mail： ganxibaozhongxin@sina.com

胰高血糖素樣肽-1對(duì)大鼠心肌缺血再灌注/細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷的保護(hù)作用及機(jī)制

郭 佳1， 邊云飛2， 王 麗2， 楊慧宇2， 肖傳實(shí)3△

(1山西醫(yī)科大學(xué)，2山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院心內(nèi)科，3山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院，山西 太原 030001)

目的觀察胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)對(duì)大鼠心肌缺血再灌注/細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷的作用并探討其機(jī)制。方法建立大鼠缺血再灌注模型，分別設(shè)假手術(shù)組(sham)、缺血再灌注組(IR)和IR + GLP-1(0.030 nmol/L、0.16 nmol/L和0.30 nmol/L)組，缺血30 min后再灌注3 h，Evan’s blue-TTC法檢測(cè)心肌梗死范圍；取左心室游離壁心肌組織，TUNEL法檢測(cè)心肌細(xì)胞凋亡，同時(shí)測(cè)定心肌組織中氧化-抗氧化物質(zhì)超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量；培養(yǎng)乳鼠心肌細(xì)胞，隨機(jī)分為正常對(duì)照組(control)、單純?nèi)毖鯊?fù)氧組(HR)、HR + GLP-1(1 μmol/L、5 μmol/L和10 μmol/L)組，電鏡下觀察心肌細(xì)胞形態(tài)的變化，流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)心肌細(xì)胞的凋亡，測(cè)定乳酸脫氫酶(LDH)釋放、SOD活性、MDA含量、活性氧簇(ROS)水平以及線粒體膜電位(MMP)。結(jié)果與IR組相比，IR+GLP-1(0.03 nmol/L、0.16 nmol/L和0.30 nmol/L)組劑量依賴性地減小心肌梗死面積，減輕線粒體超微結(jié)構(gòu)改變及細(xì)胞凋亡，增加SOD活性，減少M(fèi)DA含量(P<0.05 或P<0.01)；與HR組相比，HR+GLP-1(1 μmol/L、5 μmol/L和10 μmol/L)組劑量依賴性地逆轉(zhuǎn)HR誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷，增加SOD活性，減少M(fèi)DA含量，降低ROS水平，減輕HR誘導(dǎo)的MMP降低(P<0.05或P<0.01)。結(jié)論GLP-1可以減輕大鼠心肌缺血再灌注/細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷；其作用機(jī)制可能與增強(qiáng)心肌抗氧化能力及保護(hù)線粒體結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)。

胰高血糖素樣肽-1； 缺血再灌注損傷； 缺氧復(fù)氧； 心肌細(xì)胞； 抗氧化； 線粒體膜電位

胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)又稱為腸促胰島素、類胰升血糖素-1或胰升血糖素樣肽-1。人們對(duì)GLP-1的研究多集中于它在糖尿病的發(fā)生、發(fā)展以及治療領(lǐng)域的作用上，新近國(guó)外研究提出GLP-1對(duì)心肌損傷具有一定的保護(hù)作用。Nikolaidis等[1]研究發(fā)現(xiàn)給予擴(kuò)張性心肌病狗GLP-1后，心肌細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取和左心室的收縮功能均有明顯的改善。此外對(duì)心肌梗死病人給予GLP-1也可以改善患者的心功能以及血管成形術(shù)后嚴(yán)重的左心室收縮功能不良[2]。心肌缺血/再灌注損傷(myocardial ischemia-reperfusion injury, MIRI)是臨床上最為常見(jiàn)的損傷心肌的病理生理過(guò)程之一[3-4]。但是目前國(guó)內(nèi)關(guān)于GLP-1對(duì)心肌缺血再灌注損傷作用的研究還相對(duì)較少，其相關(guān)機(jī)制仍尚未闡明。

本實(shí)驗(yàn)以在體大鼠和體外培養(yǎng)乳鼠心肌細(xì)胞為模型，觀察GPL-1對(duì)心肌細(xì)胞損傷的影響，并初步探討其作用機(jī)制，為心肌缺血再灌注損傷的治療提供新的線索和思路。

材 料 和 方 法

1主要儀器和試劑

健康雄性Sprague-Dawley (SD)大鼠及 1～3日齡SD 乳鼠均由山西醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。胰高血糖素樣肽-1(Sigma)；兔抗鼠α-肌動(dòng)蛋白Ⅰ抗(北京博奧森)；RBITC-羊抗兔Ⅱ抗(solarbio，Spain)；超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)測(cè)試盒和丙二醛(malondialdehyde，MDA)測(cè)定試劑盒(南京建成生物工程研究所)；膜聯(lián)蛋白V-異硫氰酸熒光素/碘化丙啶(Annexin V-FITC/PI)雙染色試劑盒(晶美生物工程有限公司)；細(xì)胞凋亡原位檢測(cè)試劑盒(Roche)；二氯熒光素二乙酯(DCF-DA，Sigma)；線粒體膜電位檢測(cè)試劑(JC-1，凱基生物科技發(fā)展有限公司)。倒置顯微鏡(Nikon TS100)；動(dòng)物人工呼吸機(jī)(成都泰盟科技有限公司，HX-100E)；多道生理信號(hào)采集處理系統(tǒng)(RM6240BD，成都儀器廠)；激光掃描共焦顯微鏡(Olympus FV1000)；透射電鏡(JEM-CX100)。

2缺血再灌注模型建立

戊巴比妥鈉麻醉，仰臥固定。記錄Ⅱ?qū)?lián)心電圖，氣管插管，小動(dòng)物呼吸機(jī)輔助呼吸，經(jīng)胸骨左緣第2～3肋間打開(kāi)胸腔暴露心臟，于左心耳根部下方2 mm處用5 /0線結(jié)扎冠狀動(dòng)脈前降支，將絲線兩端穿過(guò)1根聚乙烯小管，止血鉗夾持細(xì)管，結(jié)扎線以下心肌組織顏色變暗，在Ⅱ?qū)?lián)心電圖見(jiàn)R波明顯增大伴ST 段即刻抬高，說(shuō)明心肌已缺血。30 min后予以再灌注，以缺血區(qū)轉(zhuǎn)紅，相關(guān)導(dǎo)聯(lián)ST段明顯回落為再通標(biāo)志，并持續(xù)3 h。

3乳鼠心肌細(xì)胞的培養(yǎng)

取1～3 d齡SD大鼠，雌雄不限，開(kāi)胸取心室肌作原代細(xì)胞培養(yǎng)，差速貼壁法分離純化心肌細(xì)胞，48 h后更換培養(yǎng)基。培養(yǎng)3～4 d后，倒置顯微鏡下觀察細(xì)胞自發(fā)搏動(dòng)情況。針對(duì)胞漿中α-actin，采用抗α-actinⅠ抗與FITC標(biāo)記的熒光Ⅱ抗，免疫熒光法鑒定心肌細(xì)胞。

4心肌細(xì)胞缺氧/復(fù)氧模型的建立

采用Koyama等[5]的方法，配制缺氧液和復(fù)氧液。缺氧液(NaH2PO40.9 mmol/L，NaHCO36.0 mmol/L，CaCl21.0 mmol/L，MgSO41.2 mmol/L，乳酸鈉40 mmol/L，HEPES 20 mmol/L，NaCl 98.5 mmol/L，KCl 10.0 mmol/L，pH 6.8，37 ℃),預(yù)先用高濃度氮?dú)怙柡?>99.9%，1 L/min×30 min)，測(cè)血?dú)釶O2≤4.0 kPa；復(fù)氧液(NaH2PO40.9 mmol/L，NaHCO320 mmol/L，CaCl21.0 mmol/L，MgSO41.2 mmol/L，葡萄糖5.5 mmol/L，HEPES 20 mmol/L，NaCl 129.5 mmol/L，KCl 5.0 mmol/L，pH 7.4，37 ℃)，預(yù)先用純氧飽和(1 L/ min×30 min)。實(shí)驗(yàn)時(shí)棄去原培養(yǎng)液，用缺氧液漂洗細(xì)胞2次，換預(yù)先經(jīng)高濃度N2飽和的缺氧液，培養(yǎng)板置純N2持續(xù)通氣的密閉容器中(37 ℃)3 h，再換預(yù)先經(jīng)純氧飽和的復(fù)氧液，以純O2復(fù)氧孵育1 h(37 ℃)。

5實(shí)驗(yàn)分組

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物隨機(jī)分為5組，每組16只。假手術(shù)組:穿線但不行冠脈結(jié)扎；IR組：開(kāi)胸結(jié)扎冠狀動(dòng)脈左前降支30 min，松解結(jié)扎后再灌注3 h；IR+GLP-1組：于缺血再灌注前30 min經(jīng)舌靜脈緩慢注入GLP-1(0.03 nmol/L、0.16 nmol/L和0.30 nmol/L)，隨后處理同IR。

乳鼠心肌細(xì)胞培養(yǎng)3 d后，給予缺氧復(fù)氧處理，實(shí)驗(yàn)分為5組：正常對(duì)照組； HR組；HR + GLP-1(1 μmol/L、5 μmol/L和10 μmol/L)組：GLP-1預(yù)孵育24 h后給予缺氧復(fù)氧處理。

6心肌梗死面積的測(cè)定

大鼠經(jīng)再灌注3 h后再次原位結(jié)扎左冠狀動(dòng)脈，經(jīng)頸動(dòng)脈注入伊文氏藍(lán)。取出心臟，切片，TTC染色，藍(lán)色為未缺血區(qū)域、紅色為缺血區(qū)域。將紅色的缺血心肌片置于TTC磷酸緩沖液染色。缺血但未梗死心肌染成紅色，梗死心肌則為灰白色，稱量缺血未梗死心肌和梗死心肌濕重。心肌缺血范圍=缺血心肌面積/左心室面積(area at risk/left ventricular area，AAR/LV)；心肌梗死范圍=壞死區(qū)面積/危險(xiǎn)區(qū)面積(necrotic area/area at risk,NEC/AAR)。

7心肌超微結(jié)構(gòu)觀察

迅速取下心尖部心肌組織切成1 mm×1 mm×1 mm，戊二醛磷酸鹽緩沖液、鋨酸各固定2 h，脫水、包埋、切片、醋酸雙氧鈾、枸櫞酸雙重染色，透射電鏡下觀察心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)。

8心肌細(xì)胞凋亡測(cè)定

采用TUNEL凋亡試劑盒檢測(cè)各組心肌組織中的凋亡細(xì)胞，激光掃描共焦顯微鏡下觀察，TUNEL陽(yáng)性細(xì)胞核呈綠色熒光。

9流式細(xì)胞儀檢測(cè)心室肌細(xì)胞的凋亡率

0.125%胰蛋白酶制備單細(xì)胞懸液，用Annexin V-FITC/PI雙染色標(biāo)記法進(jìn)行流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡率。

10心肌氧化、抗氧化物質(zhì)檢測(cè)

再灌注3 h結(jié)束后取左心室前壁心肌組織，-70 ℃冰箱凍存，制備組織勻漿，按試劑盒說(shuō)明書操作檢測(cè)SOD活性和MDA含量。復(fù)氧1 h后收集各組心室肌細(xì)胞培養(yǎng)液，按照乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase，LDH)、 MDA、SOD試劑盒的操作說(shuō)明測(cè)定各實(shí)驗(yàn)組心肌細(xì)胞培養(yǎng)液中LDH、MDA的含量及SOD活性。

11細(xì)胞內(nèi)ROS含量檢測(cè)

心肌細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)生水平通過(guò)使用ROS敏感的熒光探針DCF-DA測(cè)定。細(xì)胞爬片，給予相應(yīng)處理后，DCF-DA染液37 ℃孵育30 min。熒光顯微鏡下隨機(jī)采集5個(gè)不重復(fù)區(qū)。用ImageJ軟件進(jìn)行熒光強(qiáng)度分析。

12線粒體膜電位檢測(cè)

收集細(xì)胞，加入JC-1溶液(10 mg/L)，37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱孵育15 min，清洗，重懸細(xì)胞，在熒光顯微鏡下觀察，正常細(xì)胞線粒體發(fā)射紅色熒光，同一濾光鏡下呈橙色，細(xì)胞凋亡時(shí)紅色熒光強(qiáng)度減弱，綠色熒光增強(qiáng)，同一濾光鏡下呈綠色。圖像結(jié)果用ImageJ軟件分析計(jì)算綠色和紅色熒光強(qiáng)度平均值，綠色與紅色熒光強(qiáng)度的比值代表心肌細(xì)胞去極化程度。

13統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

1心肌梗死面積

假手術(shù)組心肌缺血范圍為0，IR組與GLP-1+ IR組AAR/LV差異無(wú)顯著(P>0.05)，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)操作手法基本一致，排除了由此而造成的誤差。與IR組比較， IR+GLP-1組NEC/AAR明顯下降(P<0.05)，見(jiàn)表1。

表1心肌梗死面積

GroupAAR/LVNEC/AARSham00IR0.65±0.060.44±0.07IR+GLP-1(0.03nmol/L)0.62±0.090.40±0.08*IR+GLP-1(0.16nmol/L)0.63±0.060.39±0.08*IR+GLP-1(0.30nmol/L)0.63±0.070.36±0.09*

*P<0.05vsIR group.

2心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)觀察

假手術(shù)組線粒體沿肌絲長(zhǎng)軸排列整齊，外膜完整, 嵴密集, 基質(zhì)致密, 內(nèi)有電子致密顆粒。胞核呈橢園形, 異染色質(zhì)分布均勻。IR組出現(xiàn)廣泛的線粒體損傷，表現(xiàn)為線粒體腫脹，基質(zhì)明顯變淡,嵴排列紊亂。核皺縮，染色質(zhì)凝集。GLP-1預(yù)處理組除部分區(qū)域線粒體有改變外, 與對(duì)照無(wú)明顯區(qū)別，見(jiàn)圖1。

Figure 1. The ultrastructural changes of the myocardial tissues in different groups(×12 000).A: sham group; B: IR group; C: IR + GLP-1(0.03 nmol/L); D: IR+GLP-1 (0.16 nmol/L); E: IR+GLP-1 (0.30 nmol/L).

圖1心肌組織電鏡下形態(tài)

3各組心肌組織中的細(xì)胞凋亡情況

TUNEL染色結(jié)果顯示：與sham 組相比，IR 組心肌組織可見(jiàn)大量凋亡細(xì)胞，IR+GLP-1(0.03 nmol/L、0.16 nmol/L和0.30 nmol/L)組凋亡細(xì)胞較 IR 組明顯減少,見(jiàn)圖2。

圖2TUNEL法檢測(cè)各組心肌組織中細(xì)胞凋亡情況

4心肌氧化、抗氧化物質(zhì)檢測(cè)

與IR組相比，IR+GLP-1(0.03 nmol/L、0.16 nmol/L和0.30 nmol/L)組再灌注末心肌組織中抗氧化酶SOD含量明顯高于IR組，而MDA含量則明顯降低(P<0.05)，見(jiàn)表2。

表2GLP-1對(duì)心肌氧化-抗氧化系統(tǒng)的作用

GroupSOD(103U/gprotein)MDA(μmol/gprotein)Sham62.20±4.582.63±0.22IR46.31±3.56*5.45±0.46*IR+GLP-1(0.03nmol/L)50.64±5.26*#5.02±0.61*#IR+GLP-1(0.16nmol/L)57.04±6.38*#4.89±0.57*#IR+GLP-1(0.3nmol/L)59.72±5.81*#4.24±0.58*#

*P<0.05vssham group;#P<0.05vsIR group.

5乳鼠心室肌細(xì)胞的培養(yǎng)與鑒定

倒置相差顯微鏡下可見(jiàn)原代乳鼠心肌細(xì)胞成簇生長(zhǎng)，伸出偽足，折光性強(qiáng)，且搏動(dòng)明顯，見(jiàn)圖3A。免疫熒光法鑒定：熒光倒置顯微鏡下可見(jiàn)細(xì)胞呈扁平多角形，胞漿呈紅熒光陽(yáng)性表達(dá)的細(xì)胞達(dá)95%，可用于實(shí)驗(yàn)，而非心肌細(xì)胞胞漿無(wú)陽(yáng)性表達(dá)，見(jiàn)圖3B。

Figure 3. Morphology and identification of primary normal cardiomyocytes(×200).A: morphologial characteristics of primary neonatal rat cardiomyocytes; B: the indentification of cardiomyocytes (immunofluorescent staining of α-actin).

圖3原代培養(yǎng)的正常乳鼠心室肌細(xì)胞的形態(tài)及鑒定

6心肌細(xì)胞培養(yǎng)液中LDH活性測(cè)定

HR組LDH活性較對(duì)照組明顯升高(83.76±12.21vs16.84±4.43,P<0.05)，說(shuō)明在HR過(guò)程中造成了細(xì)胞損傷；與HR組相比，不同濃度GLP-1顯著降低LDH活性，見(jiàn)表3。

表3 各組心肌細(xì)胞培養(yǎng)液LDH含量、SOD活性和MDA含量的比較

*P<0.05vscontrol group；#P<0.05vsHR group.

7心肌細(xì)胞凋亡率和壞死率

對(duì)照組細(xì)胞生長(zhǎng)良好，HR組出現(xiàn)大量凋亡細(xì)胞，并有部分壞死細(xì)胞。給予不同濃度GLP-1預(yù)孵育減少了缺氧復(fù)氧損傷造成的的凋亡和壞死，凋亡率均較HR組減低，見(jiàn)圖4。

圖4流式細(xì)胞儀檢測(cè)各組心肌細(xì)胞凋亡率和壞死率的變化情況

8心肌細(xì)胞培養(yǎng)液中MDA含量、SOD活性和ROS測(cè)定

與對(duì)照組相比，HR組SOD活性明顯下降(20.00±4.74vs64.52±6.47,P<0.05)，而MDA含量明顯升高(53.74±8.41vs3.90±0.90,P<0.05)，HR使ROS生成升高2倍，GLP-1明顯逆轉(zhuǎn)這種改變(P<0.05或P<0.01)，提示GLP-1能減少M(fèi)DA含量，增加抗氧化物質(zhì)SOD活力，減少ROS生成，見(jiàn)表3、圖5。

9線粒體膜電位檢測(cè)結(jié)果

圖6結(jié)果顯示，對(duì)照組線粒體JC-1綠色/紅色熒光比值為1.00±0.11，HR組綠色熒光明顯增強(qiáng)(1.54±0.33，P<0.05)，不同濃度GLP-1明顯減輕線粒體膜電位降低(P<0.05)，見(jiàn)圖6。

圖5GLP-1抑制HR對(duì)ROS生成的促進(jìn)作用

圖6各組線粒體膜電位變化

討 論

GLP-1作為一種腸促胰島素，具有促進(jìn)葡萄糖依賴的胰島素分泌、抑制胰高血糖素升高、抑制胃排空及胃動(dòng)力、增加飽食感、抗胰島β細(xì)胞功能紊亂、刺激胰島細(xì)胞增殖等作用。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)GLP-1及其類似物可以抑制胰島β細(xì)胞凋亡。Hui等[6]研究表明，GLP-1可以保護(hù)小鼠胰島β細(xì)胞瘤株Min6細(xì)胞免受過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的凋亡；GLP-1對(duì)包括胰腺β細(xì)胞在內(nèi)的多種靶細(xì)胞均有抑制其凋亡的保護(hù)作用，而GLP-1受體也存在于心肌細(xì)胞，并且GLP-1抑制胰島β細(xì)胞凋亡的途徑與心肌細(xì)胞的凋亡也有關(guān)，因此推測(cè)GLP-1對(duì)心肌細(xì)胞也有類似的保護(hù)作用，而且這種保護(hù)作用與其抑制心肌細(xì)胞凋亡有關(guān)[7-9]。

然而Kavianipour等[10]報(bào)道在豬心肌梗死模型的研究中，GLP-1對(duì)心臟動(dòng)力學(xué)和梗死面積并無(wú)影響，因此，關(guān)于GLP-1對(duì)心肌是否存在保護(hù)作用及具體的機(jī)制仍有待于進(jìn)一步研究。本實(shí)驗(yàn)采用心肌缺血再灌注模型和體外缺氧復(fù)氧模型，給予GLP-1預(yù)處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與假手術(shù)組相比，心肌缺血再灌注組發(fā)生心肌梗死，心肌細(xì)胞凋亡顯著增加；體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示與正常對(duì)照組相比，缺氧復(fù)氧后，LDH活性明顯增強(qiáng)，心肌細(xì)胞凋亡率顯著增加，而體內(nèi)或體外給予GLP-1預(yù)處理，上述指標(biāo)均發(fā)生明顯逆轉(zhuǎn)，證實(shí)GLP-1對(duì)缺血再灌注/缺氧復(fù)氧造成的心肌細(xì)胞損傷具有保護(hù)作用。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注/缺氧復(fù)氧誘導(dǎo)的心肌MDA含量增加，而抗氧化物質(zhì)SOD活性下降，GLP-1預(yù)處理可顯著逆轉(zhuǎn)這一變化。已有研究表明氧化應(yīng)激是心肌缺血再灌注損傷的重要機(jī)制[11]，氧化應(yīng)激是指活性分子例如活性氧簇以及活性氮簇等的過(guò)度生成和/或清除減少，從而造成體內(nèi)活性氧類生成與抗氧化防御功能之間平衡的紊亂[12]。SOD 對(duì)機(jī)體的氧化與抗氧化平衡起著至關(guān)重要的作用，是體內(nèi)主要的抗氧化酶，SOD活力的高低能反映機(jī)體抗氧化防御水平。MDA 是脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)的產(chǎn)物，其含量可反映組織損傷的程度。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，GLP-1對(duì)缺血再灌注/缺氧復(fù)氧所致心肌損傷的保護(hù)作用，可能與其抗氧化作用有關(guān)。

線粒體是細(xì)胞生死的最終主宰者,研究發(fā)現(xiàn)線粒體膜電勢(shì)能反映電子傳遞鏈的性能。動(dòng)物缺血時(shí)線粒體膜電位降低啟動(dòng)細(xì)胞凋亡的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，是細(xì)胞凋亡的一個(gè)早期特征。本研究通過(guò)對(duì)線粒體超微結(jié)構(gòu)和線粒體膜電位觀察發(fā)現(xiàn)，GLP-1能減輕IR/HR誘導(dǎo)的線粒體結(jié)構(gòu)和功能變化。

綜上所述，GLP-1能夠減輕心肌缺血再灌注/缺氧復(fù)氧損傷，可能與其抗氧化作用及線粒體結(jié)構(gòu)功能保護(hù)作用有關(guān)，這為心臟缺血再灌注的細(xì)胞保護(hù)治療提供了新的方向。

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Effectsofglucagon-likepeptide-1onmyocardialischemia-reperfusion/hypoxia-reoxygenationinjuryinrats

GUO Jia1, BIAN Yun-fei2, WANG Li2, YANG Hui-yu2, XIAO Chuan-shi3

(1ShanxiMedicalUniversity;2DepartmentofCardiology,TheSecondHospitalofShanxiMedicalUniversity;3DepartmentofCardiology,TheFirstHospitalofShanxiMedicalUniversity,Taiyuan030001,China.E-mail:ganxibaozhongxin@sina.com)

AIM: To investigate the effects of glucagon-like peptide-1 (GLP-1) on myocardial ischemia-reperfusion (IR)/hypoxia-reoxygenation (HR) injury in rats.METHODSSprague-Dawley rats were randomly divided into 5 groups: sham group, IR group and IR+GLP-1 (0.03 nmol/L, 0.16 nmol/L and 0.30 nmol/L) groups. IR group and IR+GLP-1 group were subject to 30 min of ischemia and 3 h of reperfusion. The myocardial infarct size, the ultrastructural changes of the myocardial tissues， the apoptosis of the cardiomyocytes, the activity of superoxide dismutase (SOD) and the concentration of malondialdehyde (MDA) were detected. Primarily cultured cardiomyocytes were divided into 5 groups at random: control group, HR group and HR+GLP-1 (1 μmol/L, 5 μmol/L and 10 μmol/L) groups. The morphology and apoptosis of the cardiomyocytes were observed. The levels of lactate dehydrogenase (LDH),MDA,SOD,reactive oxygen species (ROS) and mitochondrial membrane potential (MMP) in different groups were detected.RESULTSCompared with IR group, the myocardial infarct size and cardiomyocyte apoptosis were remarkably reduced, mitochondrial ultrastructures were improved, the activity of SOD was increased and the concentration of MDA was decreased in IR+GLP-1 (0.03 nmol/L, 0.16 nmol/L and 0.30 nmol/L) groups. Compared with HR group, GLP-1 (1 μmol/L, 5 μmol/L and 10 μmol/L) preconditioning significantly decreased the myocardial injury, increased SOD activity, decreased MDA concentration and ROS production, and heightened MMP in a dose-dependent manner.CONCLUSIONGLP-1 protects cardiomyocytes from IR/HR injury, which may be partially due to the effects of anti-oxidative mechanism and the function of mitochondrial protection.

Glucagon-like peptide-1; Ischemia-reperfusion injury; Hypoxia reoxygenation; Cardiomyocytes; Anti-oxidation; Mitochondrial membrance potential

R363

A

10.3969/j.issn.1000-4718.2012.05.016