阿片预处理对慢性心力衰竭大鼠心脏缺血后损伤的保护作用及其MAPK信号转导机制研究

Patients undergoing cardiosurgery with heart failure are often suffered from ischemia/reperfusion injury, which poses a threat to the safety of anesthesia and patients' life. Since the classical ischemia preconditioning may fail to exert protective effects on myocardiol postischemia injury in pathological heart, it is important to explore the cardioprotective effects of opioid preconditioning on myocardial postischemia injury in chronic heart failure and its signal transduction mechanism. Based on our previous studies which have demonstrated the cardioprotective effects of opioid preconditioning on myocardial postischemia injury in normal rat heart and its mechanism of opioid receptors-mediated signal transduction, we propose to investigate: (1) the protective effects of opioid and ischemia (hypoxic) preconditioning on myocardial postischemia injury and myocardial cell post-hypoxic injury in rat with chronic heart failure; (2) the opioid receptors and MAPK pathway invovled in opioid preconditioning and its signal transduction mechanism using immunohistochemisty, western blot, flow cytometry and realtime RT-PCR techniques. The model of chronic heart failure in rat, and the models of myocardial ischemia/reperfusion injury in intact/isolated rat heats and myocardial cells hypoxic/reoxygenation injury will be used in the experiments. This study intends to investigate the cardioprotective effects of opioid preconditioning on myocardial postischemia in rat with chronic heart failure, and its mechanism of MAPK signal transduction. It will explore opioid preconditioning from a new prospective, and provide a theoretical support for its extensive clinical application.

心力衰竭患者行心脏手术时常要经历缺血再灌注损伤，给麻醉及患者生命安全造成威胁。经典缺血预处理对有病理性改变的心脏缺血后损伤可能无保护作用，因此探讨阿片预处理对慢性心力衰竭心脏缺血后损伤的保护作用及其信号转导机制具有重要意义。我们在前期研究已证明阿片预处理对正常大鼠心脏缺血后损伤的保护作用，并阐述其受体介导信号转导机制的基础上，拟采用免疫组化、western blot、流式细胞术、实时RT-PCR等技术，利用大鼠慢性心力衰竭模型、在体/离体心脏缺血再灌注损伤和心肌细胞缺氧再给氧损伤模型，研究：①阿片和缺血（缺氧）预处理对慢性心力衰竭大鼠心脏缺血后损伤和心肌细胞缺氧后损伤的保护作用；②阿片预处理中涉及的阿片受体和MAPK通路及其信号转导机制。本课题拟探讨阿片预处理对慢性心力衰竭大鼠心脏缺血后损伤的保护作用及其MAPK信号转导机制，将从新的视角研究阿片预处理，为其更广泛的临床应用提供理论依据。

心力衰竭是各种心血管疾病发展的终末阶段，合并心力衰竭的患者行心脏或非心脏手术时，更易发生心肌缺血再灌注（IR）损伤。缺血预处理（IPC）是目前已知最强的内源性心肌保护机制，然而，在糖尿病、高血压以及高血脂等病理状态下，IPC的心肌保护作用减弱或消失。在正常心脏中，阿片类药物预处理或后处理可以显著减轻心脏IR损伤。已知阿片类诱导心肌保护机制可能涉及一系列促生存激酶如细胞外信号调节激酶（ ERK）、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）、糖原合酶激酶（GSK）-3 β、蛋白激酶C（PKC）等。然而，目前关于阿片类药物预处理心肌保护作用的研究，主要针对无合并症的正常心脏。在心力衰竭情况下，阿片预处理是否发挥发挥心肌保护作用，其具体机制如何，尚不清楚。本研究利用多柔比星连续6周尾静脉注射诱导大鼠慢性心力衰竭模型，在此基础上，建立心衰大鼠在体和离体心脏IR损伤模型，同时分离心衰大鼠心肌细胞，建立心衰心肌细胞缺氧再给氧（HR）损伤模型。研究结果表明吗啡预处理（MPC）和瑞芬太尼预处理（RPC）均可显著减轻心衰大鼠在体和离体心脏IR损伤，以及心衰心肌细胞HR损伤，相反，IPC的心肌保护作用均消失。为了进一步探讨阿片预处理在心力衰竭大鼠中发挥心脏保护作用的信号机制，我们在阿片预处理前分别应用三种阿片受体阻滞剂以及MAPK、PI3K信号通路抑制剂。结果发现，MPC对心力衰竭大鼠心脏的保护用被δ-阿片受体（DOR）阻滞剂和μ-阿片受体（MOR）阻滞剂，以及ERK和p38信号通路抑制剂阻断。RPC的心肌保护作用主要被MOR阻滞剂以及PI3K、ERK 和JNK信号通路抑制剂阻断。进一步研究发现，MPC发挥心肌保护作用可能主要是通过激活MOR和DOR，继而活化ERK通路，而不是PI3k/Akt通路。RPC发挥心肌保护作用可能主要通过激活MOR，继而活化ERK和JNK通路，而不是p38通路。MPC和RPC通过活化上述信号通路，诱导下游GSK-3β磷酸化，最终调控凋亡基因Bcl-2和Bax表达。相反，IPC不能诱导Akt和ERK磷酸化，对下游GSK-3β和凋亡基因表达失去调控作用，这可能是其对心衰大鼠失去心肌保护作用的重要原因。本研究从临床实际出发，研究心力衰竭情况下阿片预处理心肌保护作用及其信号转导机制，可以为阿片类药物作为心力衰竭患者的心肌保护策略应用于临床提供理论依据和基础。