微量元素鎘、鋅對(duì)離體蛙心的影響

薛娣

摘要：目的：探討微量元素鎘、鋅與離體蛙心之間的關(guān)系。方法：利用蛙心插管技術(shù)做一離體蛙心插管標(biāo)本，通過生物信號(hào)采集處理分析系統(tǒng)，描記正常蛙心收縮曲線。滴入鎘、鋅溶液，觀察蛙心收縮曲線圖形變化。結(jié)果：通過55例實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在離體蛙心標(biāo)本中加入鎘、鋅溶液后，蛙心收縮能力明顯下降。兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，差異較大，（P<0.01）。說明鎘、鋅與心肌收縮力密切相關(guān)，鎘、鋅含量增高可引起心肌收縮力下降。

關(guān)鍵詞：微量元素鎘、鋅；離體蛙心

人體中微量元素的含量對(duì)健康起這重要作用。其中鎘與鋅均屬鋅族元素，二者在化學(xué)性質(zhì)上有相似性。鋅是人體必需的一種元素，是人體生長(zhǎng)發(fā)育、生殖遺傳等過程中不可缺少的物質(zhì)。已有研究證明，鋅與冠心病、高血壓等心血管疾病的發(fā)生有關(guān)。鎘毒性大，非人體所必需的微量元素。但是，近幾年來隨著工業(yè)的發(fā)展，排放到環(huán)境中鎘的濃度越來越高，并且在植物體內(nèi)蓄積，通過食物鏈的方式進(jìn)入機(jī)體，影響人體身體健康。研究證明，鎘能造成肝、腎、肺、腦、血液等系統(tǒng)的損傷；嚴(yán)重影響心臟的正常功能對(duì)心臟造成損失。為了進(jìn)一步了解鎘、鋅對(duì)心肌的直接作用，我們通過離體蛙心實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步探討鎘、鋅與心血管疾病之間的關(guān)系，為臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

蟾蜍，體重70g以上，雌雄兼用。

1.2 主要儀器與試劑

RM6240生物信號(hào)采集處理分析系統(tǒng)，成都太盟儀器廠生產(chǎn)；FA1104電子天平，稱重范圍0～100g，讀數(shù)精度0.1mg，上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)；實(shí)驗(yàn)中所需硫酸鋅（Znso4·7H2o）和氯化鎘（CdCl2·2.5H2o）分別由天津光復(fù)精密化工研究所和北京化工廠生產(chǎn)。。

1.3 試劑的制備

硫酸鋅（Znso4·7H2o）以去離子蒸餾水配制成0.01%濃度的溶液待用。氯化鎘（CdCl2·2.5H2o）以去離子蒸餾水配制成0.1%濃度的溶液待用。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 標(biāo)本制備

取蟾蜍一只，探針由枕骨大孔插入，破壞大腦和脊髓，用蛙釘仰臥位固定在蛙板上。手術(shù)剪剪開蛙胸部皮膚，打開胸腔，剪破心包膜，暴露心臟。于左主動(dòng)脈上剪一“V”字型切口，將盛有任氏液的蛙心插管由切口處插入，并在心臟收縮時(shí)通過主動(dòng)脈球部，轉(zhuǎn)向左后方插入心室內(nèi)，用事先穿好的備用線結(jié)扎。更換任氏液，沖洗凈插管內(nèi)余血，提起心臟，在靜脈竇下方結(jié)扎其余血管，剪斷，小心離體出蛙心臟。

2.2 實(shí)驗(yàn)裝置的準(zhǔn)備

2.2.1 用蛙心夾夾住心尖部位，以試管夾夾住蛙心套管，固定在萬(wàn)用支架上。固定張力換能器與離體蛙心連接。

2.2.2 打開RM6240生物信號(hào)采集處理分析系統(tǒng)→實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目→循環(huán)實(shí)驗(yàn)→蛙心灌流，選擇參數(shù)100mmHg為定標(biāo)，放大倍數(shù)10～50倍。

2.2.3 開始實(shí)驗(yàn)（此時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)記錄）記錄一段正常心臟收縮曲線，監(jiān)測(cè)正常心率、心輸出量（滴/min）及振幅。

2.3 穩(wěn)定10min后，按以下步驟操作：

2.3.1鎘對(duì)離體蛙心的影響

記錄一段正常心臟收縮曲線，監(jiān)測(cè)正常心率、心輸出量（滴/min）及振幅，待曲線穩(wěn)定后向蛙心插管任氏液內(nèi)加入0.01%氯化鎘溶液0.01ml/g，觀察心臟收縮曲線強(qiáng)度的變化、心率及房室收縮一致性改變。

2.3.2鋅對(duì)離體蛙心的影響

更換離體蛙心標(biāo)本，重新記錄一段正常心臟收縮曲線，監(jiān)測(cè)正常心率、心輸出量（滴/min）及振幅，待曲線穩(wěn)定后向蛙心插管任氏液內(nèi)加入0.1%硫酸鋅溶液0.01ml/g，觀察心臟收縮強(qiáng)度的改變，觀察心率及房室收縮一致性變化。

2.3.3鈣離子對(duì)鎘離子對(duì)離體蛙心收縮力的影響作用

在鎘離子引起離體蛙心收縮能力降低時(shí)，加入氯化鈣進(jìn)行干預(yù)，可見到蛙心收縮曲線快速恢復(fù)，但如果鎘離子作用較（1 min 以上），再加入氯化鈣，則不能逆轉(zhuǎn)鎘的作用。

2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

計(jì)量資料用均數(shù)士標(biāo)準(zhǔn)差x±s表示，采用SPS1S6.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，兩兩組間的比較用t檢驗(yàn)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察到，鎘對(duì)離體蛙心的作用表現(xiàn)為：未加鎘溶液前，蛙心收縮幅度較大（x=70.67），加入鎘溶液后，收縮幅度明顯下降（x=20.33），兩組均值經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，有較顯著的差異，（t=4.6495，P<0.01）。說明鎘與心肌收縮力密切相連，鎘含量高可引起心肌收縮力下降，但對(duì)離體蛙心心率影響不明顯。

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，一定量的鋅可使心肌收縮力下降，未加鋅溶液前，蛙心收縮幅度較大（x=76.25），加入鋅溶液后，收縮幅度明顯下降（x=31.65），兩組均值經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，有較顯著的差異，（t=2.7200，P<0.05）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出鋅對(duì)離體蛙心心率影響不顯著。見表1。

4 討論

機(jī)體健康狀態(tài)可以通過心臟功能來反映，心肌收縮能力的強(qiáng)弱直接體現(xiàn)出心臟的泵血功能，并且心肌的收縮能力容易受到激素或神經(jīng)遞質(zhì)等異常的影響。臨床病歷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，急性鎘中毒致病人死亡的主要原因是心肌收縮力下降，并且通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鎘離子可以降低心肌收縮力，從而提出：急性鎘中毒是由于心肌收縮力受到嚴(yán)重影響，最終導(dǎo)致心肌收縮停止而致死的新學(xué)說。為了進(jìn)一步探討鎘對(duì)心臟毒性反應(yīng)，本實(shí)驗(yàn)觀察了鎘離子對(duì)離體蛙心收縮力的影響，證明鎘粒子濃度增加可降低蛙心收縮能力。通過更換任氏液或用鈣劑如氯化鈣后，均可使蛙心收縮能力提高，證明急性鎘中毒對(duì)心肌并不產(chǎn)生創(chuàng)傷作用。

鎘引起的心臟收縮能力降低可能與鈣離子有關(guān)。心肌收縮力的大小在一定范圍受到細(xì)胞內(nèi)液中鈣離子濃度的影響。當(dāng)細(xì)胞外液中鎘離子濃度升高時(shí)，鎘離子與鈣離子產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性抑制現(xiàn)象，阻止鈣離子進(jìn)入心肌細(xì)胞內(nèi)，使進(jìn)入心肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子減少，導(dǎo)致心肌收縮力降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，人體內(nèi)低濃度的Cd2+可引起心率下降、心臟重量減輕以及心肌收縮力下降等心臟受損的現(xiàn)象出現(xiàn)。鎘還可以使人體內(nèi)動(dòng)脈血流量、心臟輸出量及左心室的輸出量和每搏輸出量均下降，但對(duì)心肌的耗氧量和心率影響不大。

微量元素鋅對(duì)人體健康有著非常重要作用，是人體生長(zhǎng)發(fā)育所必需的一種微量元素。鋅具有抗氧化作用，能防止自由基對(duì)細(xì)胞造成損傷。而缺鋅可使多個(gè)器官發(fā)生氧化損傷，其中包括心臟，因?yàn)槿变\減弱了心臟抗氧化的能力，心肌細(xì)胞自由基增加，而機(jī)體清除自由基的能力下降，自由基引起細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化作用可使細(xì)胞膜通透性增高，造成心肌細(xì)胞的去極化和復(fù)極化過程中大量 Ca2+內(nèi)流，并導(dǎo)致興奮-收縮耦聯(lián)機(jī)制障礙。鈣離子內(nèi)流增加，造成心肌細(xì)胞和心肌線粒體鈣超載，并發(fā)生缺血、缺氧性損傷，造成心臟出現(xiàn)病理性變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，鋅離子可以降低離體蛙心的收縮能力，其主要機(jī)制是：鋅可能是通過影響鋅-鈣泵，抑制鈣離子內(nèi)流，減輕細(xì)胞內(nèi)鈣負(fù)荷，防止由細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度升高所引起的心肌損傷。鋅可使動(dòng)作電位時(shí)程縮短，尤其是平臺(tái)期縮短明顯，從而可以使心肌復(fù)極化過程得到明顯改善。

近年來研究證明，微量元素對(duì)維持人體生理功能有著十分重要作用。本文綜述鎘離子和鋅離子對(duì)蛙心收縮能力的影響，可為臨床提共一定的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀超才，雷毅雄，盧茜，吳琳.亞慢性鎘染毒致大鼠心臟損傷探討[J].中國(guó)職業(yè)醫(yī)學(xué)，2011，38（02）：95-98.

[2]龔頻，陳福欣，王靜，馬養(yǎng)民.咖啡酸苯乙酯對(duì)鎘誘導(dǎo)的心臟損傷的保護(hù)作用[J].毒理學(xué)雜志，2012，26（03）：197-200.

[3]王來，姚素梅，王強(qiáng).鎘的心臟毒性[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2006（05）：436-439.

[4]王強(qiáng)，姚素梅，楊永杰.鎘對(duì)大鼠離體心臟乳頭肌力學(xué)特性的影響[J].勞動(dòng)醫(yī)學(xué)，2001（05）：262-264.

[5]肖玲，譚燦，張建湘.大鼠孕期染鎘對(duì)胎鼠心臟毒性作用的初步研究[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2007（10）：1470-1473+1480.

[6]王俊，袁婺洲，吳秀山.鋅指蛋白與心臟發(fā)育[J].生命科學(xué)研究，2003（S1）：49-52.

[7]李一凡，劉艷紅，李金明，高鵬，馬正行，張介平.鋅對(duì)異丙基腎上腺素引起的心臟泵功能改變的影響[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版），2002（01）：5-8.

[8].微量元素硒、鋅、銅對(duì)阿霉素心臟毒性的拮抗作用[J].哈爾濱醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，1988（06）：497.

[9]朱麗娜，李玲.微量元素鋅的藥理研究與臨床應(yīng)用進(jìn)展[J].中國(guó)誤診學(xué)雜志，2011，11（09）：2031-2032.