摘要 目的:觀察艾司氯胺酮對(duì)大鼠下肢缺血再灌注(LIR)所誘發(fā)的心肌損傷的影響,探索艾司氯胺酮不同給藥時(shí)間對(duì)心肌損傷的影響。方法:將30只SD大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組(Sham組)、缺血再灌注組(IR組)、假手術(shù)+艾司氯胺酮組(Sham+Esk組)、缺血前艾司氯胺酮+缺血再灌注組(IR+Esk1組)、再灌注前艾司氯胺酮+缺血再灌注組(IR+Esk2組),每組6只。除假手術(shù)組外,其余各組制備下肢缺血再灌注模型(缺血3 h,再灌注2 h)。經(jīng)藥物處理后,采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)法檢測(cè)各組大鼠血清肌鈣蛋白I(cTnI)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)、去甲腎上腺素(NE)含量的變化。結(jié)果:相較于Sham組,IR組血清cTnI、TNF-α、IL-6、NE含量升高,Sham+Esk組血清cTnI 、TNF-α、IL-6含量降低、NE含量升高(P<0.05)。相較于IR組,IR+Esk1組和IR+Esk2組血清cTnI 、TNF-α、IL-6含量降低,IR+Esk1組血清NE含量降低、IR+Esk2組血清NE含量升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論:艾司氯胺酮可能通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)對(duì)大鼠下肢缺血再灌注導(dǎo)致的心肌損傷產(chǎn)生保護(hù)作用。
關(guān)鍵詞 下肢缺血再灌注;艾司氯胺酮;心肌損傷;炎性因子;實(shí)驗(yàn)研究
doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2024.13.007
Effect of Esketamine on Myocardial Injury after Ischemia Reperfusion of Hindlimb in Rats
WANG Di, WANG Lili
Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, Shanxi, China
Corresponding Author " WANG Lili, E-mail: 15834058006@163.com
Abstract Objective:To observe the effects of esketamine on myocardial injury(MI) induced by hindlimb ischemia reperfusion(LIR) in rats,and explore the effects of different administration times of esketamine on myocardial injury.Methods:Thirty SD rats were randomly divided into sham surgery group(Sham group),ischemia reperfusion group(IR group),sham surgery+esketamine group(Sham+Esk group),pre-ischemic esketamine+ischemia-reperfusion group(IR+Esk1 group) and pre-reperfusion esketamine+ischemia-reperfusion group(IR+Esk2 group),with 6 rats in each group.Hindlimb ischemia reperfusion model were prepared in other groups except sham group(ischemia 3 h,reperfusion 2 h).After drug treatment,the contents of troponin I(cTnI),tumor necrosis factor α(TNF-α),interleukin-6(IL-6),and norepinephrine(NE) in serum of each group were measured by enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA).Results:Compared with Sham group,the contents of serum cTnI,TNF-α,IL-6,and NE contents increased in IR group,while cTnI,TNF-α and IL-6 contents decreased and NE contents increased in Sham+Esk group(P<0.05).Compared with IR group,the contents of serum cTnI,TNF-α and IL-6 contents in IR+Esk1 group and IR+Esk2 group decreased,serum NE content in IR+Esk1 group decreased,and NE in IR+Esk2 group increased,with statistical significance(P<0.05).Conclusion:Esketamine may show a protective effect on myocardial injury induced by hindlimb ischemia reperfusion in rats by inhibiting inflammatory response.
Keywords hindlimb ischemia reperfusion; esketamine; myocardial injury; inflammatory factors; experimental study
骨科下肢手術(shù)止血帶的應(yīng)用常導(dǎo)致缺血再灌注后遠(yuǎn)隔器官損傷[1],對(duì)心、肺、肝、腎、腦圍術(shù)期器官功能的保護(hù)成為研究焦點(diǎn),而其中心臟是最重要的受累器官之一[2]。心肌損傷往往很難逆轉(zhuǎn),因此,對(duì)于心臟功能的保護(hù)更是研究的重點(diǎn)。目前,在臨床實(shí)踐中,臨床藥物預(yù)防是常用的保護(hù)手段。艾司氯胺酮是氯胺酮的異構(gòu)體,效價(jià)較氯胺酮高,起效快,代謝迅速,呼吸抑制輕,對(duì)循環(huán)系統(tǒng)影響弱,其在穩(wěn)定呼吸和循環(huán)系統(tǒng)方面作用突出,有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值[3]。有研究表明氯胺酮有確切的心肌保護(hù)作用[4],但艾司氯胺酮對(duì)下肢缺血再灌注(LIR)引起心肌損傷的作用機(jī)制仍不明確。本研究旨在分析艾司氯胺酮對(duì)LIR所誘發(fā)的心肌損傷的影響,進(jìn)一步探索不同給藥時(shí)間對(duì)其的影響及可能的作用機(jī)制,以期在圍術(shù)期更好地保護(hù)心臟功能。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
SD大鼠30只,體質(zhì)量250~300 g,由山西醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。本研究經(jīng)山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理研究委員會(huì)審查并批準(zhǔn),本實(shí)驗(yàn)步驟符合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理學(xué)的相關(guān)要求。
1.2 實(shí)驗(yàn)藥物、試劑與儀器 藥品:艾司氯胺酮(規(guī)格:50 mg/2 mL,批號(hào):211112BL,江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司)、生理鹽水[100 mL(0.9 g),批號(hào):S2106007,上海百特醫(yī)療用品有限公司]。試劑:大鼠血清肌鈣蛋白I(cTnI)測(cè)定試劑盒(批號(hào):082214008130140822)、大鼠白細(xì)胞介素-6(IL-6)測(cè)定試劑盒(批號(hào):082214008208960822)、大鼠腫瘤壞死因子α(TNF-α)測(cè)定試劑盒(批號(hào): 082214008132020822)、大鼠去甲腎上腺素(NE)測(cè)定試劑盒(批號(hào):082214008134280822)、酶聯(lián)免疫吸附法試驗(yàn)(ELISA)試劑盒均購(gòu)自上海江萊生物科技有限公司。實(shí)驗(yàn)儀器:白洋G20型臺(tái)式高速離心機(jī)、RaytoRT6100酶標(biāo)分析儀。
1.3 方法
1.3.1 動(dòng)物分組
SD大鼠30只,隨機(jī)分為假手術(shù)組(Sham組)、缺血再灌注組(IR組)、假手術(shù)+艾司氯胺酮組(Sham+Esk組)、缺血前艾司氯胺酮+缺血再灌注組(IR+Esk1組)、再灌注前艾司氯胺酮+缺血再灌注組(IR+Esk2組),每組6只。
1.3.2 建立大鼠LIR模型及各組處理
SD大鼠術(shù)前禁食12 h,稱重,腹腔注射20%烏拉坦溶液0.6 mL/100 g以實(shí)施麻醉,取仰臥位,呼吸機(jī)輔助通氣,將大鼠左后肢去毛、乙醇消毒后剪開,分離出股動(dòng)靜脈與神經(jīng),Sham組、Sham+Esk組于模型穩(wěn)定后分別腹腔注射等體積生理鹽水及10 mg/kg艾司氯胺酮,IR組、IR+Esk1組、IR+Esk2組用縫合線結(jié)扎股動(dòng)靜脈,觀察大鼠無(wú)動(dòng)脈搏動(dòng)、下肢末端發(fā)涼,說(shuō)明結(jié)扎成功。IR組、IR+Esk1組于結(jié)扎前分別腹腔注射等體積生理鹽水及10 mg/kg艾司氯胺酮,結(jié)扎3 h后,松解縫合線,恢復(fù)血流。IR+Esk2組于再灌注前腹腔注射10 mg/kg艾司氯胺酮,恢復(fù)血流2 h,完成LIR及各組實(shí)驗(yàn)操作。
1.3.3 ELISA檢測(cè)血清cTnI、TNF-α、IL-6、NE含量
于各組實(shí)驗(yàn)完成后麻醉狀態(tài)下取心臟血1 mL,4 ℃下1000r/min離心10min,提取血清分裝,樣品置于-80 ℃冰箱保存待測(cè)。檢測(cè)過(guò)程中嚴(yán)格按照ELISA試劑盒規(guī)定的時(shí)間和溫度進(jìn)行操作,以確保得到準(zhǔn)確的結(jié)果。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
采用GraphPad Prism 8統(tǒng)計(jì)分析軟件處理數(shù)據(jù)。符合正態(tài)分布的定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,組間兩兩比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),多組比較采用ANOVA單因素方差分析,當(dāng)數(shù)據(jù)的分布不滿足方差齊性要求時(shí),采用Brown-Forsythe和Welch ANOVA分檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié) 果
2.1 各組大鼠血清cTnI、IL-6、TNF-α水平比較
相較于Sham組,IR組血清cTnI、IL-6、TNF-α濃度明顯升高,Sham+Esk組血清cTnI、IL-6、TNF-α濃度明顯降低(P<0.05);與IR組相比,IR+Esk1組和IR+Esk2組血清cTnI、IL-6、TNF-α濃度明顯降低(P<0.05),且IR+Esk1組血清cTnI、TNF-α濃度較IR+Esk2組降低,IR+Esk2組血清IL-6濃度較IR+Esk1組降低(P<0.05)。詳見(jiàn)表1。
2.2 血清NE含量變化
相較于Sham組,Sham+Esk組、IR組血清NE濃度明顯升高(P<0.05);與IR組相比,IR+Esk1組血清NE濃度明顯降低(P<0.05),IR+Esk2組血清NE濃度明顯升高(P<0.05)。詳見(jiàn)表2。
3 討 論
止血帶是骨科手術(shù)常用的止血裝備,能夠提供清晰的手術(shù)視野并縮短手術(shù)時(shí)間,減少圍術(shù)期的失血量[5]。但使用止血帶也會(huì)引起LIR等潛在的威脅生命的并發(fā)癥,不僅會(huì)引起缺血肢體的損傷,也會(huì)引起遠(yuǎn)隔臟器的損傷,如心肌損傷[6]。
艾司氯胺酮是氯胺酮異構(gòu)體,其麻醉可控性好,蘇醒時(shí)間短,循環(huán)呼吸穩(wěn)定性高,越來(lái)越多地應(yīng)用于臨床中。同時(shí)艾司氯胺酮具有擬交感神經(jīng)特性[7],由于增加了交感神經(jīng)張力,術(shù)中低血壓和心臟抑制等心血管不良事件發(fā)生率降低。已有研究證明,小劑量氯胺酮可能通過(guò)抗氧化來(lái)對(duì)心肌缺血再灌注所引起的心肌損傷產(chǎn)生一定的保護(hù)作用[4]。也有研究表明,氯胺酮通過(guò)抑制缺血再灌注心肌組織中氧自由基大量生成,從而發(fā)揮抗氧化、抗炎作用,進(jìn)而保護(hù)心肌[8]。這些研究表明氯胺酮有確切的心肌保護(hù)作用,但艾司氯胺酮對(duì)LIR引起心肌損傷的研究目前仍不明確。
心肌細(xì)胞損傷時(shí)cTnI可迅速釋放入血,因其出現(xiàn)早,血中濃度維持時(shí)間長(zhǎng),且升高程度與心肌損傷程度成正比,目前被認(rèn)作是檢測(cè)心肌損傷的“金標(biāo)準(zhǔn)”,cTnI對(duì)檢測(cè)微小心肌損傷具有較高的敏感度和特異度,常用于監(jiān)測(cè)術(shù)后微小心肌損傷。且cTnI與骨骼肌發(fā)生交叉反應(yīng)概率低,骨骼肌損傷對(duì)其含量影響很?。?]。本研究結(jié)果顯示,LIR后血清cTnI濃度明顯升高,這也證明了LIR可致心肌損傷的可能,與之前實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符,艾司氯胺酮可使其濃度降低,且缺血前給藥較再灌注前給藥降低更顯著,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。目前關(guān)于骨骼肌缺血再灌注機(jī)制的研究尚不明確[10]。但有研究表明,LIR導(dǎo)致遠(yuǎn)端器官損傷的病理生理基礎(chǔ)與氧化應(yīng)激、鈣超載、細(xì)胞膜通透性改變、炎性介質(zhì)激活及級(jí)聯(lián)反應(yīng)等多種反應(yīng)有關(guān)[1],其中氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)在LIR造成的心肌損傷中扮演重要角色[4]。有研究表明,缺血會(huì)誘發(fā)心肌血管通透性改變,再灌注后會(huì)引起心肌微血管的損傷,這意味著在窗口期給予一定的處理可有效減輕心肌損傷[11]。
本研究結(jié)果顯示,LIR后大鼠血清TNF-α、IL-6濃度明顯升高,缺血或再灌注前給予艾司氯胺酮均可使其濃度明顯降低,且再灌注前給藥較缺血前給藥TNF-α降低更顯著,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。TNF-α被認(rèn)為是機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)最早產(chǎn)生和起最關(guān)鍵作用的細(xì)胞因子,能夠誘導(dǎo)IL-6及繼發(fā)性炎性介質(zhì)的釋放,并引起一系列的炎癥序列反應(yīng)[12]。既往研究表明,LIR后TNF-α含量逐漸升高,TNF-α等炎性細(xì)胞因子可與IL-6一起構(gòu)成復(fù)雜的炎癥介質(zhì)網(wǎng)絡(luò),通過(guò)破壞血管內(nèi)皮完整性,使大量炎性介質(zhì)滲出,其含量可作為反映機(jī)體炎癥程度與藥物療效的重要指標(biāo)[6]。這提示艾司氯胺酮預(yù)處理能通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)從而減輕LIR引起的心肌損傷。
免疫系統(tǒng)與神經(jīng)系統(tǒng)緊密結(jié)合,共同參與應(yīng)對(duì)體內(nèi)炎癥反應(yīng)。心臟通過(guò)自主神經(jīng)系統(tǒng),可維持正常的心臟電生理與其結(jié)構(gòu)功能[13]。在缺血再灌注過(guò)程中,組織中的炎性細(xì)胞因子可激動(dòng)交感神經(jīng)活性、抑制迷走神經(jīng)[14],同時(shí),自主神經(jīng)系統(tǒng)失衡可進(jìn)一步惡化其器官的缺血再灌注損傷。研究認(rèn)為,交感神經(jīng)過(guò)度激活會(huì)增強(qiáng)炎癥反應(yīng),刺激大鼠迷走神經(jīng)可通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)改善心臟功能[15]。心臟交感神經(jīng)主要通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)NE與相關(guān)受體結(jié)合來(lái)調(diào)控心臟功能。心肌缺血再灌注損傷時(shí),交感神經(jīng)過(guò)度興奮,使血漿NE濃度增加[16]。有研究表明,通過(guò)靜脈輸注微量NE預(yù)處理,可減輕心臟缺血再灌注大鼠的心肌損傷[17]。同時(shí),也有研究表明,內(nèi)源性的NE可能參與缺血后適應(yīng)對(duì)心肌的保護(hù)[18]。目前關(guān)于心肌損傷與NE濃度之間的關(guān)系尚無(wú)統(tǒng)一的結(jié)論。本研究表明,LIR可增加血清NE濃度,與之前研究結(jié)果相符。而本實(shí)驗(yàn)表明結(jié)扎前給予艾司氯胺酮可降低再灌注后血清NE濃度,而再灌前給藥NE濃度升高,提示NE可能于缺血期明顯升高。艾司氯胺酮降低血清cTnI、IL-6、TNF-α含量,可能通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)對(duì)LIR誘發(fā)的心肌損傷產(chǎn)生保護(hù)作用,NE可能不參與其中。本實(shí)驗(yàn)只進(jìn)行了單時(shí)間點(diǎn)測(cè)定,NE濃度與心肌損傷及炎癥之間的關(guān)系及其機(jī)制需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究探索。
隨著醫(yī)學(xué)研究的深入,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)LIR損傷的研究及防治重點(diǎn)逐漸深入至分子水平和信號(hào)因子調(diào)控方面。有研究表明,大鼠骨骼肌缺血再灌注可通過(guò)激活心肌的固有免疫蛋白質(zhì)Toll樣受體(TLR)4-MyD88-核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)信號(hào)通路,使IL-6大量釋放,從而加重心肌損傷[19]。也有研究表明,Wnt5a/Ca2+信號(hào)通路通過(guò)調(diào)控IL-6、TNF-α等炎性因子參與LIR損傷[20]。
本研究表明艾司氯胺酮可降低血清IL-6、TNF-α濃度,抑制炎癥反應(yīng)。由此可推測(cè),艾司氯胺酮可能通過(guò)TLR4-MyD88-NF-κB信號(hào)通路或Wnt5a/Ca2+信號(hào)通路降低炎癥反應(yīng),從而保護(hù)再灌注心肌,其具體信號(hào)通路仍需進(jìn)一步研究。
綜上所述,本研究通過(guò)制備大鼠LIR損傷模型,模擬臨床中常見(jiàn)的止血帶引起的心肌損傷。通過(guò)測(cè)量分析血清學(xué)指標(biāo),表明了艾司氯胺酮可降低大鼠LIR后血清cTnI、IL-6和TNF-α的濃度,結(jié)扎前給藥降低幅度更明顯。這提示艾司氯胺酮可能對(duì)LIR誘發(fā)的心肌損傷產(chǎn)生保護(hù)作用,其機(jī)制可能是通過(guò)抑制炎癥反應(yīng),且結(jié)扎前給藥心臟保護(hù)效果更佳。并觀測(cè)到艾司氯胺酮缺血前預(yù)處理可降低LIR損傷的NE濃度。本研究仍具有一定不足,如本實(shí)驗(yàn)只進(jìn)行了單時(shí)間點(diǎn)測(cè)定,具體NE濃度趨勢(shì)及其與炎癥損傷機(jī)制需更多實(shí)驗(yàn)研究;可進(jìn)一步測(cè)量TLR4、NF-κB、Wnt5a等指標(biāo)以明確相關(guān)具體信號(hào)通路;測(cè)量保護(hù)性指標(biāo)明確艾司氯胺酮的保護(hù)作用。
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(收稿日期:2022-11-25)
(本文編輯王雅潔)
通訊作者 王利利,E-mail:15834058006@163.com
引用信息 王迪,王利利.艾司氯胺酮對(duì)大鼠下肢缺血再灌注后心肌損傷的影響[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2024,22(13):2353-2356.