亚低温治疗改善肾上腺素通过β受体-G蛋白信号通路致复苏后心功能障碍的机制研究

Epinephrine is still the first choice of drug for cardiopulmonary resuscitation (CPR). Although it increases the restoration of spontanous circulation, it also induces postresuscitation myocardial dysfunction through its βreceptor signaling pathways, which can result in an adverse outcome for cardiac arrest patients.In a previous study, we found that therapeutic hypothermia during CPR, improved the epinephrine-induced myocardial dysfunction and then increased long term survival. However, the mechanism of action is still unknown. In this project, we will establish a cardiac arrest model in rat with therapeutic hypothermia. The β1 receptor, G protein, cAMP, PKA，calcium overload and inflammatory factors will be tested in myocardial tissue using Westen Blot, laser scanning confocal microscopy et al.at different time points. These measurements will determine the extent to which downregulation of the β1 receptor density, alleviation of the inflammatory response, reduction of calcium overload, and apoptosis contribute to the mechanism of hypothermia improvement in epinephrine-induced postresuscitation myocardial dysfunction, and will provide new ideas for epinephrine administration in CPR.

肾上腺素仍是目前心肺复苏的首选用药。但众所周知，肾上腺素在提高自主循环恢复的同时可通过其β受体信号通路增加复苏后的心功能障碍，给早期复苏成功的心脏骤停患者带来负面影响。我们前期研究发现：心肺复苏时给予低温干预，应用肾上腺素后可减轻复苏后的心功能障碍，进而改善远期存活，但其机制尚不清楚。本研究拟在此基础上，建立大鼠心脏骤停模型，给予亚低温干预，心肺复苏时应用肾上腺素后，以蛋白印迹法、激光共聚焦显微镜等方法，检测复苏后不同时点心肌β1受体密度的变化，G蛋白水平、cAMP含量、PKA活性、钙超载以及心肌的炎症因子、细胞凋亡及相关蛋白mRNA的变化等，探讨低温干预改善肾上腺素在心肺复苏疗效的机制是否通过抑制或阻断β受体-G蛋白信号通路、减轻炎症反应、减少钙超载及凋亡,为心肺复苏时合理应用肾上腺素进而改善临床心肺复苏远期疗效提供一条新思路。

近年来随着CPR技术的不断增高，心脏骤停患者的ROSC率有所提高，但其远期生存率仍很低。临床上，几乎所有的心脏骤停患者在心肺复苏时都需要接受肾上腺素。但研究发现，肾上腺素的应用虽然可以提高自主循环恢复率，但最终的远期存活率并未提高，甚至下降。复苏后心功能障碍是导致低存活率的主要原因之一。有研究认为，心肺复苏期间，肾上腺素虽可提高自主循环恢复率，但其导致复苏后心功能障碍而大大削弱了其在心肺复苏中的地位。其β受体效应是导致复苏后早期心功能障碍的主要原因。实验研究证实尽早以及迅速降低至患者体温可明显改善复苏后心功能障碍、生存率及神经功能。前期研究发现，心肺复苏时给予低温干预，应用肾上腺素后既可在复苏期间提高冠脉灌注压，又可改善复苏后的上述负面效应，进而改善远期存活，但其机制尚不清楚，我们假设通过建立大鼠CA/CPR模型，给予大鼠亚低温干预，可通过抑制通过β1受体—G蛋白—AC—cAMP—PKA—L型钙通道开放—钙内流途径减少心肌细胞内钙超载、减轻炎症反应调控自噬而改善复苏远期疗效。本课题首先比较了经食道交流电刺激及静脉注射氯化钾溶液在建立小鼠心脏骤停模型，选择合适的模型基础，在此基础上，探讨亚低温对肾上腺素心肌损伤的改善情况及对心肌损伤标志物脂肪酸结合蛋白的影响并观察其对舌下微循环及乳酸的影响，结果显示：亚低温干预可明显改善肾上腺素在复苏后所致的心功能障碍，减轻心肌损伤，改善微循环障碍以及降低乳酸浓度。进一步从器官水平观察发现，亚低温干预后，较常温可明显改善其病理损伤。通过检测β受体蛋白、G蛋白水平以及cAMP、PKA含量，得出亚低温干预肾上腺素在心肺复苏中的作用与β受体-G蛋白-cAMP-PKA通路有关，最终改善心功能而延长远期存活。为今后肾上腺素在心肺复苏中的地位提供一条新思路，为进一步提高自主循环恢复率改善患者远期存活打下坚实的实验与理论依据。