急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI) 是由冠狀動(dòng)脈發(fā)生急性血栓而誘發(fā)心肌細(xì)胞大量死 亡引起的惡性疾病,是人類(lèi)心血管疾病的主要死因。 研究發(fā)現(xiàn),心肌缺血20 min便可造成不可逆損傷,急 性心肌梗死后再灌注治療是目前減少心肌細(xì)胞死 亡、減少梗死面積的唯一有效治療手段。然而,心 肌組織缺血后再灌注恢復(fù)了心肌血供,同時(shí)也加重 了心肌組織的損傷和心臟功能紊亂,這種現(xiàn)象稱(chēng)為 心肌缺血再灌注(ischemia-reperfusion,I/R)損傷。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
12只3~4個(gè)月的健康雄性C57BL/6 小鼠購(gòu)自上海南方模式生物科技股份有限公司; 依文思藍(lán)(Evan’s blue)、2,3,5-三苯基氯化四氮唑 (triphenyltetrazolium chloride,TTC)購(gòu)自美國(guó)Sigma公 司;血清肌酸激酶(creatine kinase,CK)和肌鈣蛋白T (cardiac troponin T,cTnT)測(cè)定試劑盒購(gòu)自南京建成 生物工程研究所;半胱天冬酶 3(Caspase 3)檢測(cè)試 劑盒購(gòu)自美國(guó)BIOMOL公司;胎牛血清、青鏈霉素、 杜爾貝科改良伊格爾培養(yǎng)基(Dulbecco’s modified Eagle medium,DMEM)培養(yǎng)基、胰蛋白酶、Hank’s液 均為美國(guó)Gibco公司產(chǎn)品;70 μm細(xì)胞過(guò)濾篩網(wǎng)購(gòu)自 美國(guó)BD公司;抗鼠IL-17A、Caspase 3、Bax、Bcl-2、pAkt、Akt抗體、抗鼠GAPDH抗體、抗鼠或兔的辣根過(guò) 氧化物酶(horse reddish peroxidase,HRP)偶聯(lián)二抗 均為美國(guó)Cell Signaling Technology公司產(chǎn)品;4%多聚 甲醛、放射免疫沉淀法(radio-immunoprecipitation assay,RIPA)裂解液、二喹啉甲酸(bicinchoninic acid,BCA)試劑盒購(gòu)自碧云天公司;脫氧核糖核苷酸末 端 轉(zhuǎn) 移 酶 介 導(dǎo) 的 缺 口 末 端 標(biāo) 記 法(terminal deoxynucleotidyl transferasemediated dUTP - biotin nick end labeling,TUNEL)凋亡檢測(cè)試劑盒購(gòu)自美國(guó) Roche公司;重組小鼠IL - 17A(rmIL-17A):貨號(hào) Q62386,購(gòu)自美國(guó)R&D Systwm 公司。
1.2 小鼠心肌缺血再灌注損傷模型的建立
取健 康3~4個(gè)月雄性C57BL/6小鼠12只,隨機(jī)分為假手術(shù) (Sham)組和缺血再灌注(I/R)組,每組6只。用 40 mg/kg的4%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉小鼠,麻醉 后將其仰臥固定于鼠臺(tái),經(jīng)口氣管插管后連接小動(dòng) 物呼吸機(jī)維持呼吸。胸前區(qū)剃毛,并用酒精消毒,于 左側(cè)心尖搏動(dòng)最明顯處分離皮膚與肌層,剪開(kāi)3~5 肋骨,暴露心臟并找到左冠狀動(dòng)脈前降支(left anterior descending,LAD),用8-0無(wú)損傷絲線(xiàn)于左心 耳下緣1~2 mm處穿過(guò)心肌表層結(jié)扎LAD,在結(jié)扎 LAD時(shí)內(nèi)墊PE-50聚乙烯管,行缺血實(shí)驗(yàn)。缺血 45 min后,重新打開(kāi)胸腔,打開(kāi)線(xiàn)結(jié)移除PE-50管, 恢復(fù)供血。假手術(shù)組以相同方式手術(shù),絲線(xiàn)僅從LAD 下方穿過(guò),但不做結(jié)扎。
1.3 心肌梗死面積測(cè)定
小鼠心肌缺血45 min再灌 注3 h、24 h、72 h后打開(kāi)胸腔,再次結(jié)扎LAD,自主動(dòng) 脈注入1 ml 1% Evan’s blue染液,使相應(yīng)心肌著色, 非缺血心肌呈藍(lán)色,缺血區(qū)即危險(xiǎn)區(qū)(area at risk, AAR)不染色。隨后處死小鼠取出心臟,用濾紙吸干 置于-20 ℃冰凍10 min,從心尖處橫向切成4片,每片 厚約1 mm,置于1% TTC磷酸緩沖液中37 ℃孵育 20 min,后用4%多聚甲醛固定過(guò)夜,此時(shí)梗死區(qū)呈 白色,非梗死區(qū)呈紅色。采用高分辨率解剖顯微鏡 對(duì)每片心肌組織進(jìn)行拍照,Image J軟件分別對(duì)各個(gè) 染色區(qū)域進(jìn)行定量,用梗死面積(infarct,I)與左心室 面積(left ventricle,LV)之比即梗死面積/危險(xiǎn)區(qū) (infarct/area at risk,I/LV)和梗死面積(infarct,I)與危 險(xiǎn)區(qū)(AAR)之比即梗死面積/危險(xiǎn)區(qū)(infarct/area at risk,I/AAR)來(lái)反映梗死的情況。取出生1天的C57BL/6小 鼠,超凈臺(tái)中用75%乙醇浸泡消毒,無(wú)菌眼科剪取出 心臟,置于無(wú)菌Hank’s液中將心臟中血液沖洗干 凈,用眼科剪將心臟剪成1×1 mm小塊,移入新培養(yǎng) 皿并加入3 ml胰蛋白酶消化液,4 ℃搖床(購(gòu)至海門(mén)市其林貝爾儀器)孵育30 min, 終止消化1 000 r/min離心5 min,棄上清,加入3 ml的 Liberase TH酶37 ℃消化15 min,70 μm細(xì)胞篩網(wǎng)過(guò) 濾,將所得細(xì)胞懸液離心并用含20%胎牛血清的 DMEM重懸,移至培養(yǎng)皿中培養(yǎng)60 min。此時(shí),心臟 成纖維細(xì)胞貼壁,心肌細(xì)胞呈懸浮狀態(tài),收集懸浮的 心肌細(xì)胞,移入新培養(yǎng)皿培養(yǎng),72 h后待心肌細(xì)胞貼 壁并同步化跳動(dòng),則可用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
2 結(jié)果
小鼠經(jīng) LAD結(jié)扎45 min后再灌注3 h、24 h、72 h,采用Evan’s blue和TTC染色法染色發(fā)現(xiàn),3 h、24 h和72 h均可見(jiàn) 缺血與梗死區(qū),Sham組和I/R各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的AAR/LV 之間相比均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(46.3±4.1,45.2±4.6,46.9± 5.2,45.7±5.4;P>0.05),但I(xiàn)/R各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的I/AAR較 Sham組顯著增加,且隨時(shí)間延長(zhǎng)梗死面積逐漸擴(kuò)大 (2.1±0.9,16.4±2.5,44.6±2.8,52.3±4.6;P<0.05)(圖 1a)。如圖1b和1c所示,I/R各個(gè)時(shí)間點(diǎn)血清肌酸激 酶(CK)和肌鈣蛋白T(cTnT)較Sham組顯著增加,且 隨著I / R 時(shí)間延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)(346.53 ± 210.54, 2163.23±232.18,3174.28±526.45,3532.56±416.28; P<0.05和0.35±0.21,1.98±0.35,10.52±2.23,14.5±2.42; P<0.05),提示小鼠心肌損傷模型構(gòu)建成功。I/R后隨 著時(shí)間延長(zhǎng)心肌組織中心肌細(xì)胞凋亡率顯著增加且 各時(shí)間點(diǎn)心肌細(xì)胞凋亡率均明顯高于Sham組(P< 0.05);同時(shí)本研究還發(fā)現(xiàn)Caspase 3活性亦隨著時(shí)間 逐漸增加,得到與TUNEL 染色一致的結(jié)果(P< 0.05)。為研究小 鼠I/R后心肌組織中高表達(dá)的 IL-17A 是否與心肌細(xì) 胞凋亡有關(guān),本研究分離培養(yǎng)了小鼠原代心肌細(xì) 胞,并用10、20、40和80 ng/ml的IL-17A 分別處理細(xì) 胞24 h,TUNEL染色發(fā)現(xiàn),IL-17A 能呈劑量濃度依 賴(lài)地促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡(2.15 ± 0.65,11.25 ± 1.89, 16.78±2.56,24.16±4.61,38.96±5.16;P<0.05)。
3 討論
心肌I/R損傷導(dǎo)致氧自由基大量產(chǎn)生、細(xì)胞壞 死、血管損傷以及滲透性的增加,在此過(guò)程中多種免 疫反應(yīng)被激活并參與其中,各種細(xì)胞因子、免疫因子 相繼產(chǎn)生,參與心肌炎癥反應(yīng)加重心肌損傷。起初,介導(dǎo)免疫應(yīng)答的T細(xì)胞被認(rèn)為不參與心肌I/R損 傷,然而近年來(lái)大量研究推翻了這一觀點(diǎn),CD4+ T細(xì) 胞參與了肝臟、腎臟、腦以及腸道I/R損傷。在心肌I/R中,CD3+ T細(xì)胞能夠在短時(shí)間內(nèi)浸潤(rùn)至梗死區(qū), T、B細(xì)胞缺陷小鼠I/R后梗死面積更小,而恢復(fù)CD4+ T細(xì)胞后則是I/R損傷加重,CD4+ T細(xì)胞也被認(rèn)為是IRI的主要損傷因素。