NaCN中毒對缺氧大鼠心臟損傷作用及干預措施研究.pdf

1、氫氰酸(HCN)和氯化氰(CNCI)是外軍重點裝備的全身中毒性毒劑，因分子中都含有氰根，故又稱之為氰類毒劑。它們的毒性大、吸收迅速、防護困難，是典型的速殺性戰(zhàn)劑。除HCN和CNC1外，屬于氰類的還有無機的氰化鈉、氰化鉀等，都是劇毒的化工原料，平時的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也可能由于泄露而引起人畜中毒。有機氰和植物中存在的氰類化合物也能對機體產(chǎn)生毒害作用。因此，氰類毒物中毒的防治是軍事預防醫(yī)學的重要任務。 氰化物中毒后迅速出現(xiàn)缺氧、窒息、驚厥

2、等中毒癥狀，來勢兇猛、發(fā)展迅速，可在數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘內(nèi)死于呼吸、循環(huán)衰竭。氰化物進入機體后能迅速離解出氰根離子(CN-)，能阻斷細胞呼吸和氧化磷酸化，對細胞線粒體呼吸鏈末端氧化酶產(chǎn)生抑制作用，引起組織中毒性缺氧，進而細胞內(nèi)生物氧化發(fā)生一系列變化，造成“內(nèi)呼吸”障礙。 一般將海拔高度大于3000m的地區(qū)成為高原。低壓低氧(習慣上稱作高原缺氧)是高原地區(qū)的主要環(huán)境特征。部分人在這種環(huán)境下會出現(xiàn)明顯的癥狀和體征。而超過這個高度時，其生

3、理、生化和解剖等方面的改變就會變得越來越明顯[1]。我國是一個高原地區(qū)面積廣闊的國家，僅青藏高原的面積就達到250萬平方公里。高原地區(qū)多與他國相鄰，邊境漫長，有重要的軍事戰(zhàn)略地位。 當高原缺氧復合NaCN中毒時，缺氧和NaCN中毒這“內(nèi)”、“外”兩種缺氧因素同時作用機體，將對機體產(chǎn)生雙重缺氧的聯(lián)合打擊。因此，對缺氧復合氰化物(NaCN)中毒的研究對我國的國防保障和未來的戰(zhàn)爭勝負都會產(chǎn)生極其重要的影響。 急性缺氧對機體的血

4、壓(SP)、心率(HR)的影響已有相關報道。有多篇文獻提出，急性低壓缺氧大鼠心室收縮功能指標如左室收縮壓(LVSP)，左室壓力最大上升速率(+dP/dtmax)等均顯著降低。心肌細胞缺氧不僅是嚴重創(chuàng)傷后心功能衰竭的重要原因，也是啟動和誘發(fā)其它臟器損傷形成多臟器功能不全/衰竭的重要始動因素[2]。有研究發(fā)現(xiàn)，在高原缺氧條件下化學戰(zhàn)劑毒性增強，對心功能損害效應加重，引起心率失常、心肌收縮力減弱等心臟功能異常變化[3]。目前，國內(nèi)外對缺氧復合

5、NaCN中毒所產(chǎn)生的聯(lián)合效應對大鼠心臟結構和功能影響研究甚少，對藥物預防救治效果亦未見有關評價方面的報道。 人參皂苷(saponins of panax ginseng，SPG)能對抗氧自由基對心臟的損傷，保持心肌細胞膜的完整性，改善急性心肌缺血時心肌舒張功能，還能對抗心肌缺血所致心肌不可逆壞死，使SOD活性升高，心肌釋放磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpy-ruvate carboxykinase，PCK)減少。

6、人參總皂苷(total saponins of Panax Ginseng，TSPG)對缺血再灌注損傷中的細胞壞死和細胞凋亡均有顯著的保護作用[11-14]。SPG尤其是Re可能具有阻滯K+通道的作用，可使離體豚鼠乳頭狀肌細胞動作電位時程和有效不應期均延長，SPG抗心律失常的作用[15]。SPG抗心肌缺血等作用研究表明，SPG能對抗氧自由基對心臟的損傷，保持心肌細胞膜的完整性，改善急性心肌缺血時心肌舒張功能，還能對抗心肌缺血所致心肌不可

7、逆壞死，使SOD活性升高，心肌釋放PCK減少。侯明曉等利用體外培養(yǎng)的心肌細胞缺血再灌注損傷的模型的結果表明：TSPG對缺血再灌注損傷中的細胞壞死和細胞凋亡均有顯著的保護作用[16]。Scott等研究發(fā)現(xiàn)，SPGRbl可抑制心肌細胞的收縮，有助于減少心肌的耗氧量[17]。自由基亦可損傷血管內(nèi)皮細胞，引起動脈粥樣硬化、高血壓等心腦血管疾病。有實驗表明，SPG可降低過氧化物丙二醛的含量，從而減輕血管內(nèi)皮細胞損傷。 而牛磺酸(Tauri

8、ne，Tau)能清除氧自由基、保護細胞膜、使心肌酶和肝酶釋放減少、具有極強抗氧化能力。它也能調(diào)節(jié)細胞內(nèi)鈣的穩(wěn)態(tài)，減少肢體缺血再灌注時鈣離子內(nèi)流，而且中性粒細胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量過氧化氫(hydrogen peroxide，H2O2)，與CL結合產(chǎn)生難以清除的強氧化劑-次氯酸，Tau可與次氯酸結合，形成穩(wěn)定的弱氧化劑-氯胺Tau，從而除次氯酸對細胞的破壞作用。因此顯示Tau可糾正肢體缺血再灌注后遠隔器官損傷[18]。長療程應用Tau在降低血

9、壓和逆轉心肌肥厚的同時，也使高血壓大鼠心肌細胞凋亡減少，并能降低大鼠心肌AngII含量和ACE活性。因此，我們認為，長療程Tau治療可抑制高血壓大鼠心肌細胞凋亡和逆轉心肌肥厚，上述作用可能與藥物拮抗組織局部Ang II的生成有關。Tau還具有抑制心肌細胞凋亡的作用，可能與其調(diào)控凋亡相關基因Fas、Bax和Bcl-2的蛋白表達有關。Tau可以有效保護心肌細胞而避免發(fā)生心臟畸形，同時有降低血壓[19,20]。 本課題基于上述兩種情況，

10、在前期工作的基礎上，采用實驗動物研究和體外細胞培養(yǎng)研究相結合的方法，建立缺氧復合NaCN中毒的動物模型和NaCN染毒的細胞模型，通過觀察模擬高原環(huán)境缺氧復合NaCN中毒對大鼠心臟的影響、檢測SPG等干預措施對缺氧復合NaCN中毒大鼠心臟保護作用、觀測心肌細胞NaCN染毒后細胞凋亡情況，以及定量分析上述情況下線粒體caspase依賴性和caspase非依賴性這兩條凋亡途徑中Cyt C、caspase-3和AIF等因子的表達，來探討模擬缺氧

11、條件下NaCN中毒后心功能改變的特點和心肌細胞凋亡的特性，為今后缺氧性NaCN中毒的預防救治措施的研究提供重要的理論基4礎。最終為制定缺氧條件下復合NaCN中毒的預防和救治方案提供實驗和理論依據(jù)。 方法： 1.檢測有無干預措施情況下缺氧復合NaCN中毒后對大鼠心臟結構和功能影響，包括血流動力學、心電圖、心肌酶譜、心肌病理切片光鏡電鏡觀測等； 2.建立體外SD乳鼠心肌細胞NaCN染毒模型，檢測急性NaCN染毒后心肌

12、細胞是否存在凋亡情況； 3.定量分析有無干預措施情況下心肌細胞缺氧復合NaCN中毒后Cyt C、caspase-3和AIF表達，分析線粒體caspase依賴性和caspase非依賴性這兩條凋亡途徑在缺氧復合NaCN中毒引起心肌細胞凋亡中的特點； 結論： 1.缺氧復合NaCN中毒大鼠血流動力學HR、mLVSP、+dP/dtmax等指標均顯著下降，T波振幅顯著增高。相對于單純的缺氧和單純的NaCN中毒，兩種因素同時作

13、用所引起的心臟功能損傷，特別是心臟的收縮能力的損傷更加明顯； 2.缺氧復合NaCN中毒大鼠的血液生化指標，如心肌酶譜(AST、LDH、CK、CK-MB)的變化也更為明顯，Cyt C活性下降也更為顯著。表明兩種因素作用下大鼠的心臟生化代謝變化很大，加重心臟功能的紊亂； 3.病理檢測結果表明，缺氧復合NaCN中毒后大鼠心肌組織的結構損傷更為嚴重，超微結構的病理改變更加明顯，特別是NaCN中毒的靶細胞器-線粒體的損傷，這可能是

14、引起心肌細胞凋亡的最主要原因； 4.HPC、SPG和Tau等干預措施，對缺氧復合NaCN中毒大鼠心臟功能的恢復和維持Cyt C的活性均有一定的效果。可考慮將HPC、SPG和Tau等列入缺氧復合NaCN中毒防護措施的篩選； 5.通過建立的體外SD乳鼠心肌細胞NaCN染毒模型，發(fā)現(xiàn)經(jīng)IC50劑量NaCN染毒SD乳鼠原代心肌細胞凋亡。提示細胞凋亡可能在缺氧復合NaCN中毒心臟損傷中發(fā)揮作用； 6.大鼠缺氧復合/或NaC

15、N中毒30min后心肌組織胞漿Cyt C、caspase-3蛋白表達和mRNA表達上調(diào)，線粒體caspase依賴途徑導致的心肌細胞凋亡十分明顯，尋找阻止線粒體caspase依賴途徑心肌細胞凋亡的措施可能會對缺氧復合NaCN中毒的預防和治療帶來一定的效果； 7.Tau、SPG干預，對抑制大鼠缺氧和/或NaCN中毒心肌組織胞漿Cyt C、caspase-3和AIF蛋白表達以及Cyt C、caspase-3 mRNA表達上調(diào)有明顯作用