丙泊酚对氯化钴诱导人心肌细胞低氧损伤的影响及其机制研究

来源 :南京医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hhf1985
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
我国已步入老年化社会,到2025年老年人口将超过2.8亿,占全国人口比例16%以上。股骨颈骨折的发病率随着年龄递增,60岁以上为高发人群。据有效统计,预计到2050年,全球范围内股骨颈骨折发病人数将达到600万人以上。
  髋关节置换手术是矫治老年人股骨颈骨折的主要手术方式;医院面临逐渐增多的医疗压力。
  接受髋关节手术的高龄患者常合并缺血性心脏病、呼吸衰竭、脑血管病后遗症等疾病,此外部分患者服用阿司匹林或其它抗血小板药物致凝血功能轻度异常,对临床麻醉提出挑战。传统观念认为:低位椎管麻醉对呼吸和循环的影响优于全身麻醉,可能更适合髋关节手术的高危人群;但2014年发表于JAMA杂志上一篇回顾性队列研究发现:与全身麻醉下的髋关节手术组相比,椎管麻醉组患者的30天死亡率没有明显下降,仅住院天数较全身麻醉组减少0.6天[1]。临床研究发现:外周神经阻滞对手术患者全身系统的影响,尤其是对心血管系统、呼吸系统的影响小于椎管麻醉和全身麻醉,麻醉后并发症也显著少于后者[2]。以上两项研究对“椎管麻醉是老年患者髋关节手术首选的麻醉方法”这一传统观念提出了挑战。
  在缺血性心脏病患者行心脏手术或非心脏手术期间,选择合适麻醉药物维持麻醉的同时保护心肌细胞至关重要[3-5]。丙泊酚是常用麻醉药物,其酚类结构,在发挥强效麻醉镇静功能的同时,还能防止缺血/再灌注对组织的损伤。有学者发现丙泊酚在大鼠心肌细胞和巨噬细胞具有抗氧化作用,机制为:丙泊酚抑制氧化应激相关酶,如:诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)、超氧化物歧化酶1(superoxide dismutase 1,SOD1)、SOD2、p47phox,增加细胞内源性一氧化氮(nitric oxide,NO)释放[6,7],而且可以通过降低Bax的表达从而增加加B细胞淋巴瘤2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)对细胞活性的促进效应[8]。动物实验中,丙泊酚抑制NF-κB在缺血再灌注心肌组织中的过表达,NF-κB参与心肌缺血再灌注损伤的炎性反应以及心肌细胞凋亡过程[9]。丙泊酚在新生大鼠心肌细胞培养液中可抑制依赖于线粒体,由p53触发以及PKC-δ介导的细胞凋亡信号通路,从而减轻阿霉素诱导的氧化应激和细胞凋亡[10]。丙泊酚还可部分抑制心肌的肥大细胞活化从而减轻心肌缺血再灌注损伤[11]。上述文献表明:丙泊酚通过不同的信号通路在不同的细胞中发挥着广泛的作用。然而,不同浓度丙泊酚对缺血缺氧环境下人心肌细胞的影响和机制仍不清楚。
  氯化钴(Cobalt chloride,CoCl2)是由钴和氯组成的无机化合物,可引起类似缺血缺氧的病理环境,是制造低氧模型的一种经典方法,其可以使组织细胞内氧自由基过度生成,抗氧化应激的能力下降,诱发氧化应激损伤细胞[12-15]。本研究拟使用CoCl2处理的人心肌AC16细胞和HCM细胞作为心肌细胞低氧损伤的体外模型,探讨丙泊酚预处理对CoCl2诱导的低氧环境中人心肌AC16和HCM细胞的影响,并探索相关的分子机制。
  第一部分筛选丙泊酚预处理浓度和CoCl2诱导人离体心肌AC16及HCM细胞低氧损伤的合适时间与浓度
  研究目的:筛选丙泊酚预处理浓度和CoCl2诱导人离体心肌AC16及HCM细胞低氧损伤的合适时间与浓度。
  研究方法:培养人心肌AC16细胞和HCM细胞,使用不同浓度的CoCl2(0,125,250,500和1000μM)和不同孵育时间(0,6,12,24或48h)研究其对两种心肌细胞活力的影响,依次筛选出使用CoCl2诱导人AC16和HCM心肌细胞低氧损伤体外模型的合适时间和浓度。使用不同浓度丙泊酚(0,12.5,25,50或100μg/ml)预处理AC16和HCM心肌细胞,再置入按上述实验筛选出适宜浓度CoCl2配制的完全DMEM/F12培养基,在5%CO2环境中以37℃孵育上述实验筛选出的适宜时间,研究丙泊酚预处理两种心肌细胞适宜浓度,通过CCK-8评估心肌细胞活力。此外,在同样实验条件下,将20%的中长链脂肪乳稀释至100,200,400,800或1600倍,分别预处理以上两种心肌细胞,再检测两种心肌细胞活力。
  结果:随着CoCl2浓度增加(0,125,250,500和1000μM)孵育12h后,人AC16和HCM心肌细胞活力显著降低,呈浓度依赖性;与250μMCoCl2浓度组相比,于500μM和1000μMCoCl2浓度组抑制心肌细胞活力达到最大效能(P<0.01),所以选择最低有效浓度500μMCoCl2行进一步实验。随着孵育时间的延长(0,6,12,24或48h),使用500μMCoCl2诱发的低氧环境中人心肌AC16和HCM细胞活力显著降低。在使用500μMCoCl2处理12h诱导的低氧组中,AC16和HCM细胞活力分别降低到对照组中获得的值的62.30%(0.7419 /1.1909)和57.13%(0.7739 / 1.3546)(P<0.01)。随后研究显示丙泊酚以浓度依赖性方式逆转因CoCl2诱导低氧环境下AC16和HCM细胞活力的降低。本研究还观察到丙泊酚对CoCl2诱导低氧损伤的保护作用在50μg/ml浓度下最佳(P<0.01)。此外,不同浓度中长链脂肪乳在常氧条件或CoCl2诱导的低氧条件均不影响体外AC16和HCM细胞活力。
  结论:CoCl2以浓度和时间依赖性方式降低体外人心肌AC16细胞和HCM细胞的活力。以500μMCoCl2处理AC16和HCM细胞12h可以建立合适的心肌缺氧损伤模型,对CoCl2诱导的低氧损伤,丙泊酚预处理保护作用在50μg/ml浓度下最佳。中长链脂肪乳不影响CoCl2诱导低氧环境下人心肌AC16细胞和HCM细胞活力。
  第二部分丙泊酚预处理对CoCl2诱导人离体心肌AC16和HCM细胞低氧损伤的影响
  研究目的:丙泊酚预处理对CoCl2诱导人离体心肌AC16和HCM细胞低氧损伤的影响。
  研究方法:将AC16细胞分为对照组、CoCl2诱导低氧组(500μM,12h)和丙泊酚(50μg/ml,2h)+CoCl2诱导低氧组。HCM细胞同样分为以上三组。流式细胞术检测各组不同心肌细胞凋亡和线粒体膜电位;ROS敏感荧光探针(DCFH-DA)测定各组心肌细胞中ROS含量;检测各组不同心肌细胞中的总细胞MDA和SOD水平。
  结果:(1)丙泊酚(50μg/ml,2h)预处理可防止CoCl2诱导的AC16细胞和HCM细胞凋亡,并显著抑制CoCl2诱导的AC16细胞和HCM细胞的线粒体膜电位下降;(2)与对照组相比,CoCl2诱导低氧组AC16细胞和HCM细胞中ROS和MDA水平升高,SOD水平显著降低(P<0.01),而丙泊酚+CoCl2诱导低氧组,CoCl2处理前2h使用50μg/ml丙泊酚预处理,两种心肌细胞上述指标均显著改善(P<0.05)。
  结论:丙泊酚预处理AC16细胞和HCM细胞可显著减少细胞凋亡和线粒体膜电位下降,减轻ROS和MDA的过释放,并有效抑制CoCl2诱导两种心肌细胞的SOD降低和氧化应激反应程度。
  第三部分丙泊酚预处理对CoCl2诱导人离体心肌AC16和HCM细胞低氧损伤保护机制的分子途径
  研究目的:丙泊酚预处理对CoCl2诱导离体人心肌AC16和HCM细胞在低氧损伤保护机制的分子途径。
  研究方法:蛋白质印迹用于评估信号传导途径的激活。将AC16和HCM细胞以不同浓度丙泊酚(0,10,25和50μg/ml)预处理2h后再用500μMCoCl2处理12h,检测MAPK(p38、ERK和JNK)信号传导通路是否激活。
  结果:CoCl2可以显著促进AC16细胞中JNK和p38的磷酸化和HCM细胞中JNK的磷酸化,丙泊酚(0,10,25和50μg/ml)预处理2h后不影响离体人心肌AC16和HCM细胞中ERK磷酸化,但是可以通过丙泊酚(50μg/ml,2h)预处理显著抑制AC16细胞中JNK和p38的磷酸化(P<0.05)和HCM细胞中JNK的磷酸化(P<0.05)。
  结论:丙泊酚(50μg/ml,2h)预处理可能通过调节JNK或p38信号通路保护人心肌AC16细胞和HCM细胞免受CoCl2诱导的低氧损伤。
其他文献
腹腔镜手术以其损伤和痛苦小、并发症少、住院时间短等优点越来越多地应用于恶性肿瘤的治疗。但是,近年来文献却不断出现腹腔镜术后发生肿瘤穿刺孔转移(port-site tumor metastasis,PSM)及腹腔内肿瘤播散的病例报道。国内外学者们进行了多项相关实验,提示腹腔镜术后发生肿瘤穿刺孔转移及腹腔内播散是多因素参与的结果,比如穿刺孔部位的组织损伤,CO沿戳卡的泄漏,肿瘤细胞的气雾化,气腹介质的
目的:探讨CD4+T细胞亚群及相关因子如Th1(CD4+IFN-γ+)、Th2(CD4+IL-4+)、Th17(CD4+IL-17+)和Treg(CD4+CD25+Foxp3+)等平衡对GBS影响机制,并给予婴儿双歧杆菌药物干预,摸索合理肠菌无创治疗GBS的方法,为GBS的临床治疗开辟新途径并提供理论和实验依据。  材料和方法:本研究首先收集一组GBS患者并予以临床神经功能缺损(GDSS)评分,并
本文主要从以下几个部分展开论述:  第一部分:缺氧诱导因子1(hypoxia inducible factor-1,HIF1)α亚基的表达水平与非小细胞肺癌预后的相关性研究  目的:明确HIF-1α的表达水平与非小细胞肺癌病例的淋巴结转移、分化状态、TNM分期等临床特征及预后的关系。  方法:1.利用Oncomine在线分析软件比较TCGA数据库中Wachi lung肺鳞癌数据集和Stearman
免疫性血小板减少症(immune thrombocytopenia,ITP)是儿童最常见的出血性疾病之一,免疫介导破坏血小板和巨核细胞,致外周血血小板数目减少引起相应临床表现。由于儿童特殊的群体性,免疫力较低,对细菌、病毒的易感性,免疫性血小板减少症患儿60%-70%是急性患病,并且缓解率高,但是仍然有一部分患儿逐渐转为慢性ITP,需要间断检测血常规,持续服用激素等药物。但其机制仍然不明。高迁移率
学位
跨膜糖蛋白CD133高表达的胰腺癌细胞,由于其具有独特的致瘤潜能,是胰腺癌转移、复发以及对放化疗耐受的主要原因之一,而被视为胰腺癌干细胞(Pancreatic cancer stem cells,PCSCs),是潜在的治疗胰腺癌的有效靶细胞。随着多功能纳米探针介导的靶向诊疗一体化策略在肿瘤诊治研究中的广泛应用,靶向胰腺癌干细胞的诊断与治疗成为可能。在本研究中,为了实现针对CD133高表达的PCSC
目的:探讨综合康复护理对关节挛缩模型动物的疗效。  方法:48只Wistar大鼠,体重在180±20g之间,普通饲料正常饲养一周,按照数字随机法,将实验动物分为正常对照组和造模组(造模组又分为模型对照组、干预组1、干预组2、干预组3),造模组采用Nagai[43]法固定右膝关节3周复制关节挛缩模型。正常对照组12个只,模型对照组36只。鉴定关节挛缩模型。对关节挛缩成功的动物给予不同的干预方法测量R
学位
【目的】  观察不同时期慢性鼻窦炎伴鼻息肉(chronic rhinosinusitis with nasal polyps, CRSwNP)患者的息肉组织病理学特征,探究各时间段之间组织病理学的差异,并对外周血嗜酸性粒细胞(peripheral blood eosinophils, PBE)计数、鼻窦CT评分与组织嗜酸性粒细胞(eosinophils, Eos)计数间的相关性进行分析,为临床诊断
背景和目的  胃癌(Gastric cancer, GC)是世界上发病率和死亡率处于第五位和第三位的恶性肿瘤,死亡率较高。由于早期诊断率低,许多患者诊断时已为晚期。目前,胃癌的标准治疗方法包括手术、化疗和放疗。对于晚期胃癌患者,化疗仍是主要治疗手段之一。然而,肿瘤细胞对化疗药物产生抗性,最终导致化疗失败。然而,胃癌细胞耐药的分子机制目前并不十分清楚。  微小RNA(microRNA, miRNA)
学位
宫颈癌严重威胁女性健康,据国际癌症研究署(International Agency for ResearchonCancer,IARC)最新数据统计,2012年全球宫颈癌新发病例约53万,死亡病例约27万,其中85%以上发生于发展中国家,居女性恶性肿瘤第2位。我国宫颈癌发病率约为12.0/10万,病死率约3.4/10万,由于人口基数大,绝对病例数位居世界前列,且呈现明显年轻化趋势。  目前已明确持
学位
第一部分Aurora-A参与人肝癌细胞放射抵抗的形成  背景和目的:  放射抵抗的产生是导致原发性肝细胞肝癌(hepatocellular carcinoma)放疗疗效不佳或失败的主要原因,但其机制仍不完全清楚。在前期研究中,我们已经证实Aurora-AmRNA的表达在HCC细胞或组织中明显上调,并且Aurora-A促进HCC细胞恶性表型的形成。然而,Aurora-A在HCC放射抵抗中的作用尚不清