心肌缺血再灌注损伤介绍和实验设计

心肌缺血再灌注损伤介绍和实验设计
Ⅰ.心肌缺血再灌注损伤：
它是指缺血心肌组织恢复血流灌注时，导致再灌注区心肌细胞及局部血管网显著的病理生理变化，这些变化共同作用可促使进一步的组织损伤。

那这里的关键词就是缺血心肌组织。

那为什么会产生缺血的心肌组织呢？这就与临床上的疾病有关了。

一些心脏疾病，比如急性心肌梗死、冠心病等他们会使心脏发生缺血的症状，其基本的生理过程就是心肌缺血。

Ⅱ.心肌缺血的危害：
心肌缺血：指单位时间内的冠脉血流量减少，供给组织的氧量也减少，缺血必定存在缺氧表明缺血缺氧。

心肌缺血比单纯性心肌缺氧无血流障碍要严重，因为前者除了缺氧的影响之外，缺血组织也不能获得足够的营养物质又不能及时清除各种代谢产物带来的有害影响。

一、心肌缺血的原因主要分为两种情况：1是冠脉血流量的绝对不足。

这种情况是由自身疾病产生的，主要包括冠状动脉阻塞，冠状动脉痉挛。

2是冠脉血流量的相对不足：包括供氧降低或耗氧增加，比如高原高空或通风不良的矿井吸入氧减少；肺通气或换气功能障碍，可致血氧含量降低红细胞数量和血红蛋白含量减少等。

二、缺血对心肌的危害主要包括以下几个方面：1是心肌收缩能力降低。

2是导致心肌舒张功能降低。

3是心肌组织的血流动力学发生改变，比如说血流的阻力增加等。

4是心肌电生理的变化，比如说静息点位降低，传导速度减慢；室颤阈降低等。

5是导致心肌形态学的改变。

当然还有其他的危害，在这里就不一一列举了。

由于心肌缺血存在这么多的危害，临床上针对这一疾病采取了再灌注治疗方法，但随之而来的又是另外一个临床问题：缺血再灌注损伤。

下面具体介绍一下心肌缺血再灌注损伤。

心肌缺血再灌注损伤英文缩写为MIRI，最早由詹宁斯等于1960年提出，发现其临床表现为再灌注心律失常、心肌顿抑、心肌能量代谢障碍等现象。

随后又有学者在临床手术中也证实了这一观点，发现在冠脉搭桥术完成后，心肌坏死进一步加重的现象。

接着布朗沃尔德教
授在1985年提出了这样一个观点：心肌再灌注是一把双刃剑，既可以损伤心肌也能保护心肌。

这就是早期的心肌缺血再灌注损伤的研究过程。

随着溶栓、PCI、CABG等广泛应用，如何减轻患者心肌缺血再灌注损伤，最大限度保护缺血心肌，自然成为心血管研究的热点之一。

经过了这么多年的研究发现，心肌缺血再灌注损伤的机制被一步步发现。

Ⅲ.心肌缺血再灌注损伤的机制：
心肌缺血再灌注损伤的机制主要有以下7个方面：
1是心肌能量代谢障碍：心脏正常生理功能需要大量的能量供应来维持。

有研究发现，心肌能量代谢障碍是MIRI的启动环节。

2是钙超载与线粒体功能障碍。

钙超载在心肌缺血再灌注损伤机制中起中心作用。

Ca离子能促进血小板粘附、聚集以及释放等反应，促进血栓的形成。

因而钙超载是多种原因导致的细胞损伤和死亡的共同通路。

3是氧自由基：当心肌缺血、缺氧时，由于活性氧生成过多、超过机体正常清除能力，可引起氧化应激反应，造成膜流动性与钙离子通透性增加，破坏膜结构完整性。

4是中性粒细胞激活与细胞粘附因子：中性粒细胞激活及其致炎细胞因子的释放导致了微血管损伤以及血液流变学改变，激活的中性粒细胞与内皮细胞发生固定粘附，并可释放大量的致炎因子导致局部炎症反应，致微血管机械性堵塞产生无复流现象。

5是血管内皮细胞功能与一氧化氮：受损内皮细胞失去了对血管舒缩功能的调节和选择性渗透屏障作用以及抗血小板聚集、抗血栓等方面的重要作用。

6是细胞凋亡：心肌缺血再灌注引起钙超载、氧自由基增多，使细胞内的DNA链断裂，诱导细胞凋亡。

7同时其他的一些研究表明肾素血管紧张素系统、血小板聚集与释放以及补体系统也可能参与了MIRI的过程。

Ⅳ.临床治疗：
既然我们已经了解到心肌缺血再灌注损伤的作用机制，那如何在临床上如何减轻冠心病等患者的缺血再灌注损伤，最大可能挽救心肌、保存心肌细胞功能呢？临床上已经有了相对成熟的预防措施了，主要包括控制性再灌注、缺血预处理、
再灌注缺血后处理、远隔预适应、药理性后处理等措施，其主要原则包括尽快消除缺血病因恢复血流；控制再灌注条件如控制冠脉灌注流量、给氧浓度等。

控制性再灌注是指通过改变一些条件参数，如物理参数（包括冠脉流量、灌注压力和温度）和化学参数（氧分压、CO2及某些盐浓度等），以减轻再灌注损伤。

缺血预处理是指冠状动脉多次短暂的缺血可以增强心肌对随后长时间缺血的耐受性,减轻缺血再灌注损伤。

缺血后处理是指在长时间的再灌注之后进行的数次短暂再灌注/缺血的循环，能提高心肌对之前发生的较长时间缺血的耐受性。

远隔预适应是在心脏以外远隔器官的缺血再灌注循环。

可以是双臂、肝脏、甚至是肾脏等。

药理性后处理即通过药物干预模拟缺血预/后处理的机制达到减轻MIRI的目的，这些药物包括葡萄糖-胰岛素-钾、尼可地尔、环孢素A、心房利钠肽、硝酸酯类药物、他汀类药物等等。

虽然以上这些策略能够在一定程度上减轻缺血再灌注损伤，但是由于人类心脏复杂的内在结构以及信号转导通路的复杂性，心肌缺血再灌注损伤依然是临床心脏病学的严峻挑战和重要课题，关于心肌缺血再灌注损伤的各种损伤性机制和保护性策略还需更进一步研究。

Ⅴ.心肌缺血再灌注实验设计：
在这里我列举了一篇相关文献，首先来看一下它的题目：LncRNA-XXX通过自噬从而抑制糖尿病大鼠心肌缺血再灌注损伤，所以这里可以提取到几个关键词：心肌缺血再灌注损伤；自噬；糖尿病大鼠；我们研究的分子LncRNA-XXX。

这篇文章的主要研究机制就是lncRNA-XXX通过自噬和凋亡减轻糖尿病大鼠心肌缺血再灌注损伤。

下面我们来具体看看这篇文章的研究内容，首先是结果一，采用Microarray芯片技术筛选野生型和糖尿病大鼠MIRI后心肌组织中差异性表达的lncRNAs，发现糖尿病小鼠心肌样本中有8个lncRNAs差异表达上调，然后通过qRT-PCR检测这些上调的lncRNA的具体的表达量，发现lncRNA-XXX 在心肌缺血再灌注损伤的糖尿病大鼠中上调倍数最大，所以选择XXX作为我们的研究对象。

随后针对XXX进行体外实验，当然首先是要构建体外模型，这里用体外的心肌细胞缺氧复氧损伤模型来模拟体内的心肌缺血再灌注损伤模型，提取乳鼠的心肌细胞并培养，然后实行缺氧和复氧的措施，构建缺氧复氧损伤模型。

除了氧复氧损伤模型外，因为研究的是糖尿病，所以这里还需要用高糖溶液培养心肌细胞来模拟糖尿病大鼠体内的心肌细胞。

在心肌细胞中分别转染XXX腺病
毒载体和特异性干扰的shRNA序列分别过表达和敲低XXX的表达，并检测转染效率。

随后检测细胞中乳酸脱氢酶(LDH)和超氧化物歧化酶(SOD)含量，LDH 和SOD含量可以反映心肌受损程度，发现敲低XXX能够是细胞中的LDH和SOD 含量正常水平，缓解缺氧复氧损伤。

接着CCK-8检测各组的细胞活力，得到相同的结果，敲低XXX能够提高心肌细胞的活力，缓解缺氧复氧损伤。

接下来，作者想知道XXX是不是通过自噬来作用于缺氧复氧损伤，于是通过WB实验检测心肌细胞中自噬相关蛋白的表达，包括Atg7，Atg5，LC3-II/LC3-I和p62等蛋白，发现XXX确实能够改变相关自噬蛋白的表达。

体外实验结束后要进行体内实验了，首先需要构建心肌缺血再灌注模型，构建心肌缺血再灌注模型的方法比较成熟了，在这里就不在啰嗦了。

同样这里通过在大鼠体内转染XXX腺病毒载体和特异性干扰的shRNA序列来过表达和敲低XXX的表达，随后检测血清中的乳酸脱氢酶(LDH)、磷酸激(CK)和CK-MB等血清心肌酶来反映心肌受损程度，发现心肌缺血再灌注模型对大鼠心脏产生明显损伤，但低表达XXX能够缓解心肌受损程度。

随后通过利用心脏B超及心导管的方法评估了心肌缺血再灌注损伤（MI/R）和XXX对糖尿病大鼠与正常血糖大鼠心功能的影响。

利用超声波分别检测左室舒张末直径（LVEDD）、左室收缩末直径（LVESD）、左室射血分数（EF）和左室短轴缩短率（FS）等指标，发现心肌缺血再灌注损伤对大鼠心脏产生明显损伤，糖尿病大鼠比正常大鼠的损伤更严重，XXX低表达能逆转心肌缺血再灌注损伤。

接着对糖尿病小鼠与正常血糖小鼠心肌缺血再灌注损伤（MI/R）后的血流动力学指标进行检测。

检测的指标有心率（HR）、左室收缩末压力（LVSP）、左室舒张末压力（LVEDP）、左室压最大升降速率等，然后取出大鼠心脏进行伊文思蓝-TTC双染，测定心肌梗死面积，直观的反映心肌细胞的受损程度。

接着用Tunel染色和WB实验检测心肌缺血再灌注损伤和XXX对糖尿病大鼠和正常大鼠凋亡和自噬的影响。

发现缺血再灌注损伤增加糖尿病大鼠和正常大鼠凋亡和自噬的水平，而XXX低表达能够减少凋亡和自噬，逆转心肌缺血再灌注损伤。

最后简单总结一下这篇文章的主要思路：首先通过芯片分析确定心肌缺血再灌注损伤下糖尿病大鼠中高表达的lncRNA-XXX，然后针对XXX展开研究，分别针对心肌细胞构建体外缺氧复氧模型和糖尿病大鼠的心肌缺血再灌注损伤模型，得到的主要结论有对比正常大鼠，糖尿病大鼠受到的心肌缺血再灌注损
伤更严重；低表达lncRNA-XXX通过自噬和凋亡从而缓解糖尿病心肌缺血再灌注损伤。

以上就是本次课堂的全部内容。