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白藜芦醇预处理小鼠应激性损伤后心功能动态观察

2021-10-17 来源:个人技术集锦
South China Journal of Cardi0v‘ascular Diseases.March 2012,Vol 18.No 2 doi:10.3969/j.issn.1007—9688.2012.02.017 ・实验研究・ 白藜芦醇预处理小鼠应激性损伤后心功能动态观察 陈书影,司瑞,张荣庆,郭文怡 (第四军医大学西京医院心血管内科,西安710032) 摘要:目的 观察白藜芦醇预处理小鼠应激性损伤后心功能的动态变化 方法正常成年雄性昆明小鼠60只 分为对照组、创伤组、创伤加白藜芦醇(10 p ̄mol/L)组,每组2O只。Noble—Collip创伤仪建立非致死性创伤小鼠 模型,应用高分辨小动物超声成像系统分别于创伤前(0 h)及创伤后5个时间点(12 h、24 h、36 h、48 h、60 h) 进行超声心动图检查。结果(1)对照组各时问点小鼠心功能比较,差异无统计学意义(P>0.05)。(2)与创伤前 比较,创伤组小鼠回心血量显著减少;左心室舒张末期容积在创伤后12 h达最低点,较创伤前下降了46.1% (P<0.05);创伤刺激下小鼠心脏功能出现明显的代偿性改变,创伤后12 h心率达到高峰,增加幅度达32.9% (P<O.05);心排血量在各时间点基本处于同一水平,射血分数和短轴缩短率较创伤前分别降低了16%和20% (P<0.05);E/A比值和E峰减速时间较创伤前减少了36.8%和29.1%(P<0.05)。(3)创伤加白藜芦醇组小鼠回 心血量亦明显减少(P<0.05),但较创伤组要轻;创伤后12 h,左心室舒张末期容积较创伤前下降了30I8%(P< 0.05);左心室射血分数和短轴缩短率较创伤前分别降低了8.4%和17.7%(P<0.05);E/A比值和E峰减速时间 较创伤前减少了24.6%和24.1%(P<0.05)。结论 白藜芦醇预处理可以显著改善应激性损伤后小鼠心功能,增 强小鼠心脏代偿能力。 关键词:白藜芦醇;应激性损伤;心功能;超声心动描记术:小鼠 中图分类号:R972 9 文献标志码:A 文章编号:1007—9688(2012)02—0160—05 Dynamic observation of cardiac function in mice after resveratrol preconditioning on stress.induced injury CHEN Shu—ying,SI Rui,ZHANG Rong—qing,GUO Wen-yi (Department of Cardiology,Xijin Hospital of The Forth Military Medical Unicersity,Xi’an 710032,China) Abstract: Objectives To observe the dynamic changes in cardiac functions after resveratrol preconditioning in mice with stress—induced injury.Methods Sixty normal adult male Kunming mice were randomly divided into 3 groups(n= 20 each):control group,injury group,injury+resveratrol(10 txmol/L)group.A mouse model with non—lethal trauma Noble—Collip trauma apparatus.The techniques of 2DM—mode and Doppler echocardiography were applied to evaluate .the cardiac functions before injury as baseline(0 h)and at 5 time points of 12 h,24 h,36 h,48 h and 60 h after injury. Each mouse was numbered in order to monitor its cardiac function continuously.Results (1)There was no significant change in cardiac function change in control mice(P>0.05).(2)Compared with baseline. venous retum decreased signiifcantly after injury in injury group;Left ventrieular end—diastolic volume(LVEDV)reached the lowest point at the time point of 12 h with a reduction of 46.1%(P<0.05): Notable compensatory changes in cardial function in injury mice were observed:heart rates reached a peak with an increase of 32.9%(P<0.01)at the time point of 12 h after injury; Cardiac output was stable at each time point;Left ventricular ejection rfaction (LVEF) and left ventricular rfactional shortening(LVFS)of injury mice decreased by 1 6%and 20%(P<0.05):E/A rati0 and E—wave deceleration time(EDT)also decreased by 36.8%and 29.1%(P<0.05)respectively atfer injury.(3)Ven0us return a1so decreased in injury mice with resveratrol preconditioning(P<0.05);LVEDV reduced by 30.8%(P<0.05):LVEF and LVFS decreased by 8.4%and 17.7%(P<0.05),respectively;E/A ratio and EDT decreased by 24.6%and 24.1%(P<0.05) respectively at the time point of 12 h. Conclusions Resveratrol preconditioning could notably ameliorate cardiac function in mice with stress—induced injury and enhance their cardiac compensati0n. Key words:resveratrol;stress—induced injury;cardiac functions;echocardiography;mice 作者简介:陈书影(1986一),女,在读硕士研究生,研究方向为冠心病基础。 通信作者:郭文怡,email:guowenyi@tom.con 岭南心血管病杂志2012年3月第18卷第2期 ・ 161 ・ 应激是机体受到各种强烈刺激作用后引起的 分笼饲养,自由饮水进食。对照及创伤组小鼠每天 一系列非特异性的神经内分泌改变,是一种保护 性反应,但如果应激过于持久或强烈,超过了机 体自身调节范围,就会引起神经、内分泌、免疫等 多系统功能的紊乱,从而对机体重要器官造成损 伤[ 。研究表明,心脏是应激损伤最常受累器官之 一,应激可诱使机体释放大量儿茶酚胺等活性物 质,从而引起心肌产生各种代谢变化,最终可造成 心肌坏死[ 。白黎芦醇(Resveratrol,Res)是一种天 然的抗氧化物和自由基清除剂,存在于各种红葡 萄果实和红葡萄酒中。以往研究证实Res具有抗 氧化、抑制血小板聚集、调节血脂代谢、抗炎、抗 肿瘤等作用[引。近期研究报道,Res预处理可通过 模拟或激发机体内源性物质诱导心肌保护作用 从而减轻心肌缺血/再灌注损伤[4j。但Res预处理 是否可以减轻心肌应激性损伤仍不清楚。而且, 对于评价小鼠应激损伤后的心功能缺乏客观简 便的动态观测方法。近年发展起来的运用Noble— Collip创伤仪所制备的非致死性创伤动物模型, 可以模拟临床上出现应激损伤后机体一般状态 良好但存在潜在心肌损伤(即非致死性创伤)的 患者_5_。用Noble—Collip创伤仪给予实验动物以 非致死性创伤后,虽然实验动物并无直接的器官 损伤,但由于机体应激反应的作用,使得实验动 物在创伤后24 h内会发生继发性的器官损害,尤 其是心脏功能的改变。另外,高频高分辨率超声 成像技术的出现。使小鼠心脏即使在心率达500 次/rain的条件下仍能清晰成像,具有无创伤、易 于连续监测和适用于较大样品量操作的优点,可 用于动态观测小鼠心功能。因此,本研究运用该 技术观察Noble—Collip创伤仪所制备的非致死性 创伤小鼠模型中,Res预处理后其心脏应激性损 伤过程中心功能的变化。以验证Res对心脏应激 性损伤的保护作用。 1材料和方法 1.1实验动物及分组 健康雄性成年昆明小鼠共60只,周龄4~5周, 体质量2O~25 g,购自第四军医大学实验动物中 心。实验动物随机分为对照组、创伤组、创伤加 Res组(参照本实验室前期实验方法,Res用环糊 精溶解,浓度为10 Ixmol/L[ ),每组各20只。小鼠 腹腔注射2 mL 0.9%氯化钠溶液,置于实验环境 中适应1周;创伤加Res组小鼠每天腹腔注射2 mL 10 ̄mol/L的Res,连续注射1周。实验前小鼠胸 前区和腹部全部脱毛。 1.2研究方法 1.2.1 建立非致死性创伤小鼠模型 参考本实 验室前期报道的方法建立非致死性创伤小鼠模 型 。给小鼠编号,胸腹部脱毛后先行超声心动图 检查,予以1%的吸入式麻醉剂(异氟烷)麻醉创伤 组及创伤加Res组小鼠,放人Noble.Collip创伤仪 中,开启创伤仪用40 r/min的速率转动5 min使 小鼠受到创伤。对照组小鼠按相同步骤放人同一 创伤仪中,转动过程中将它们粘贴在塑料轮的内 壁上以避免创伤损害。动物创伤后,分笼饲养,自 由饮水进食。分别在创伤后12 h、24 h、36 h、48 h 和60 h按照上述方法对各时点的动物行心功能 超声成像检查。 1.2.2小鼠心功能测定方法根据高分辨小动物 超声成像系统(Vevo 770,购自加拿大Visual Sonics)的操作要求,用异氟烷与氧气混合气对小 鼠进行气体吸入麻醉,将4个电极与小鼠四肢末 端相连接并用胶布固定,运用RMV707B型高频 超声探头对小鼠进行超声心动图检查:在取得满 意的胸骨旁左心室长轴二维图像后,测量乳头肌 水平左心室流出道宽度和心率;在短轴水平取得 二维图像后,在乳头肌水平将M型取样线垂直 于室间隔与左心室后壁获得M型超声心动图, 测定舒张末期及收缩末期左心室内径和左心室 后壁厚度;在取得较好的心尖二腔面后,测量E峰 速度和A峰速度以及E峰减速时间。心功能的 各种收缩和舒张指标,如:左心室舒张末期容积、 左心室射血分数、左心室短轴缩短率、每搏输出 量、心排血量和E/A值、E峰减速时间均由 visual Sonics Vevo 770TM软件自动计算得出,所 有数据及计算值均根据美国超声心动图学会 (ASE)推荐方法获得,每组原始数据取连续3个 心动周期的平均值,超声检查的操作及分析均由 专业人员完成。 1.3统计学分析 统计分析由SPSS 16.0统计软件包完成,数据 以( ±s)表示,各时点组内及组间心功能观测指标 .162・ South China Journal of Cardiovascular Diseases,March 2012,Vol 18,No 2 的比较均采用单因素方差分析(One—way ANOVA), 两两比较采用g检验。所有P值均采用双尾,P< O.05表示差异有统计学意义。 2 结 果 2.1 3组左心室舒张末期容积比较 对照组左心室舒张末期容积各时间点比较, 差异无统计学意义(P>0.05),创伤组及创伤 ̄[1Res 组左心室舒张末期容积均呈现出先下降后升高的 趋势,12 h为最低点,创伤组较术前下降了 46.1%。刨伤加Res组较术前下降了30.8%。统计 分析表明,创伤组与创伤加Res组左心室舒张末 期容积在0 h与60 h之间比较,差异均无统计学 意义(P>0.05);创伤组中0 h与12 h、24 h、36 h、 48 h的左心室舒张末期容积比较,差异有统计学 意义(P<0.05);创伤加Res组中0 h与12 h、24 h 的左心室舒张末期容积比较,差异有统计学意义 (P<0.05);创伤组与创伤加Res组在12 h、24 h、 36 h和48 h的左心室舒张末期容积比较,差异均 有统计学意义(P<0.05),见图1。 70 60 :s0 ≥ _, 盆 40 — 3O ★IJ{l I C‘)mD:Ircd x ̄ith{1 h ;I 0 o5(70111pal cd、ⅥlI1 1i ̄l/lln(i 20 0 12 24 36 48 6O 1iI11I,'(h) 图1 非致死-眭创伤小鼠各时点左心室舒张末期容积变化 2.2 3组心率比较 创伤实施后,对照组心率变化差异无统计学 意义(P>O.05),其余两组小鼠心率均增加。12 h时 达到高峰。其中创伤组较创伤前增加幅度达 32.9%,创伤加Res组较创伤前增加幅度达 22.4%。心率总体呈先升高后下降的趋势.但在 60 h仍高于创伤前水平。统计分析结果显示.创伤 组和创伤加Res组在0 h与60 h心率比较,差异无 统计学意义(P>O.05);创伤组中,0 h与12 h、24 h、 36 h、48 h的心率比较,差异有统计学意义(P< 0.05);创伤加Res组中,0 h与12 h、24 h、36 h之 间心率比较,差异有统计学意义(P<O.05);创伤组 与创伤加Res组在12 h、24 h、36 h和48 h的心率 比较,差异均有统计学意义(P<0.05),见图2。 {fJ 15 Ctunp;u xxith rI 1ⅧⅢ ★1’IllJ L’‘,mpmed 11h(1 h 0 2 24 36 48 60 Time(11) 图2非致死・眭创伤小鼠各时点心率的变化 2.3 3组每搏输出量和心排血量比较 每博输出量在创伤后总体上呈现先下降后上 升的趋势,12 h为最低点,其中对照组各时间点比 较,差异无统计学意义(尸>0.05)。创伤组下降幅度 达创伤前38.5%,之后又缓慢上升,0 h与60 h之 问每博输出量比较,差异无统计学意义(P>O.05); 0 h与12 h、24 h、36 h、48 h的每博输出量比较, 差异有统计学意义(P<0.05):创伤加Res组每博 输出量下降幅度达创伤前24.6%,0 h与12 h、 24 h、36 h、48 h之间比较,差异有统计学意义(P< 0.05);创伤组与创伤加Res组在12 h、24 h和36 h 的每博输出量比较,差异有统计学意义(P<0.05), 见图3。心排血量值在各时点基本处于同一水平, 70 60 差50 三40 3O 20 0 12 24 36 48 60 Time(h) 图3非致死性创伤小鼠各时点每搏输出量的变化 统计学分析显示各时点与0 h之间以及各组问比 较,差异均无统计学意义(P>0.05),见表1。 2.4 3组左心室射血分数和左心室短轴缩短率比较 对照组中左心室射血分数和左心室短轴缩短 率各时间点比较,差异无统计学意义(P>0.05)。其 余两组左心室射血分数和左心室短轴缩短率变化 趋势一致,创伤后左心室射血分数和左心室缩短率 开始下降,12 h达最低值,然后开始升高,见图4 和图5。创伤后12 h时,创伤组左心室射血分数和 左心室缩短率较创伤前分别降低了16%和20%。 在12 h、24 h、36 h、48 h的左心室射血分数和左 心室缩短率与0 h相比,差异有统计学意义(P< 0.05);至60 h与创伤前比较,差异无统计学意义 (P>0.05)。创伤加Res组左心室射血分数和左心 室缩短率较创伤前分别增加了8.4%和17.7%,在 12 h、24 h、36 h、48 h的左心室射血分数值与0 h 比较,差异有统计学意义(P<0.05):至60 h时与创 伤前比较,差异无统计学意义(P>0.05);而左心室 缩短率在12 h、24 h、36 h时与0 h比较,差异有统 计学意义(P<O.05);至48 h时与创伤前比较,差 异无统计学意义(P>O.05)。与对照组及创伤组相 比,创伤加Res组左心室射血分数在各时间点均 显著增高,差异有统计学意义(P<0.05);而左心室 缩短率只在12 h、24 h、36 h、48 h与对照组及创 伤组比较。差异有统计学意义(尸<0.05)。 2.5 3组E/A比值和E峰减速时间比较 对照组中各时间节点E/A比值和E峰减速 时间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。创伤组中 E/A比值和E峰减速时间均呈现先下降后升高的 趋势。在12 h达到最低水平,下降幅度分别为创伤 前36.8%和29.1%,之后缓慢上升。但不能恢复术 前水平:E/A比值和E峰减速时间在0 h与12 h、 24 h、36 h、48 h、60 h之间比较,差异有统计学意 义(P<0.05)。创伤加Res组中E/A比值和E峰减速 时间均呈现先下降后升高的趋势。在12 h达到最低 水平,下降幅度分别为创伤前24.6%和24.1%,之后 缓慢上升;E/A比值在0 h与12 h、24 h、36 h、48 h、 60 h之间比较,差异有统计学意义(P<0.05);E峰 9O 85 80 —75 70 》 65 6O 5S ★}J“u5 L lllllpalqd、、1th o h 50 P“n Conlp ̄ltcd uith¨auln ̄l 0 12 24 36 48 60 nle(h) 图4非致死性创伤小鼠各时点左心室射血分数的变化 45 40 35 弓30 25 ★1’()o5 Colllpaled、、1lh(}h ;I’(1【_5 t}lllpargd uith trat/nla 20 0 12 24 36 48 60 Time(h) 图5非致死性创伤小鼠各时点左心室短轴缩短率的变化 减速时间在0 h与12 h、24 h、36 h、48 h之间比 较,差异有统计学意义(P<O.05)。创伤组和创伤加 Res组的E/A比值和E峰减速时间在12 h、24 h、 36 h、48 h和60 h与对照组比较。均差异有统计学 意义(P<O.05);创伤组E/A比值和E峰减速时间 在12 h、24 h、36 h、48 h和60 h与创伤加Res组 相比,均差异有统计学意义(P<0.05),详见表2。 3讨论 应激分为良性应激和劣性应激,适当的应激 可提高机体的适应能力,但过强的应激,不论是 良性还是劣性,使得适应机制失效时会导致机体 的功能障碍,引发心脑血管等诸多重要器官的损 0 h 12 h 24 h 36 h 48 h 1.96+0.60 2.14-+0.56 1.93-+0.43 1.89_+0.29 1.5 98 ̄0.6 70 4 5 l 6 9 8 5 8 5 3 2.O7±O.39 2.01±O.55 1.27-+0.32 1.39_+0.28 1.46-+0.21 2 2 7 4 7 2 6 8 1.91±O.35 1.44-+0.24 1.49+_0.20 1.63±O.26 1 75-+0.35 1.80 ̄0.22 23 96+_4.68 l8.19±4.49 ・“ 一 ) 17.18±5.63 , ) t ) l7.69+-3.97 ,0) , ) l8.29_+5.16 ,。) , ) 22.79+3.55 ) 2 2 2 2 1.57-+0.24 60 h +一 +一 +一 ± 7 6 8 4 ± +一 7 4 1.66+_0.22 注:与同组0 h比较, P<0.05;与对照组同项比较, P<0.05;与创伤组同项比较, P<0.05 % =合铝 伤 j。研究发现,应激反应是心血管系统疾病发病 的重要危险因素之一l2。因此,足够的心脏代偿功 能对于应激损伤后的人们能否健康地生存下来具 有决定性的作用。 Res是一种非黄酮类多酚化合物,许多研究 表明,它可以减轻心肌缺血/再灌注损伤。Res可 抑制心肌缺血/再灌注所引起的心律失常,能显著 """ 加 降低心肌中的丙二醛含量,改善缺血后的心室功 +一 拍± 螺 +一 +一 +一 +一 6 4 5 6 3 7 能。同时它还能够有效抑制缺血/再灌注所造成的 3 l 7 3 8 5 5 1 2 6 7 3 } 心肌细胞凋亡.减小心肌梗死面积[9 。在肾上腺髓 质细胞以及嗜铬细胞瘤细胞系中,Res还可抑制 儿茶酚胺的分泌及合成,从而减轻儿茶酚胺对机 体细胞造成的伤害l1o]。虽然许多体外实验和有限 的动物模型证实了Res可以减轻心肌缺血/再灌 注损伤和抗动脉粥样硬化的作用,但Res是否可 以减轻心肌应激性损伤仍不甚清楚。 心脏功能检查的方法通常分为有创性(如导 管法)和无创性(如超声心动图)两大类,临床上常 两者并用,但鉴于病情的危重和方法学上的困难, 极少见设计严密和达到一定规模的相关临床研究 报道。实验动物研究可在一定程度弥补临床观察 的不足,有报道显示可以通过心导管留置术连续 7 d对大鼠循环系统中各项生化指标进行监测,但 对于血流动力学方面(心脏收缩和舒张功能)的 研究却未见报道ll1]。非致死性创伤小鼠模型可以 模拟类似于临床上应激创伤后血液动力学异常和 收缩、舒张功能异常的病理过程 ],较之其他方法 更接近应激创伤患者心功能的双向性变化,所以 本研究使用非致死性创伤小鼠模型研究Res预处 理后小鼠心脏应激性损伤过程中心功能的动态变 化。 本研究发现,左心室舒张末期容积在创伤后 早期即出现显著下降,说明应激损伤发生后即可 导致回心血量减少,诱发体内靶器官损害,小鼠应 激创伤后12 h心功能各指标的变化幅度很大。而 Res预处理小鼠左心室舒张末期容积在创伤后亦 随即出现显著下降,并在12 h达到最低点,但较 创伤组小鼠要轻。差异有统计学意义(P<0.05)。这 为应激创伤早期应尽快干预治疗提供了依据,同 时也说明Res预处理可以减轻应激反应对左心室 舒张功能的损伤。由于前负荷下降,每搏输出量也 显著减少。为了满足机体代谢的需要,心脏代偿性 加快心率.以保证心排血量维持在一个相对稳定 的水平。从本研究的结果来看,创伤组与Res预处 理组结果趋势相似,心率在创伤早期就出现了明 显的代偿性增强,正因为如此,即使呈每搏输出量 先下降后上升的趋势,心排血量值也未出现明显 的大幅减少。 由于心排血量和每搏输出量易受到多种因素 干扰,其中受左心室前负荷的影响最显著,加之心 率明显的代偿性增加,所以,单纯用每搏输出量及 其衍生指标心排血量作为评定心脏泵学功能的指 标尚不全面,难以正确反映左心室心肌收缩力的 变化。射血分数和短轴缩短率不受多种因素,尤其 是心率的干扰,较之每搏输出量和心排血量是更 好反映心脏收缩功能的指标。创伤组和Res预处 理组小鼠左心室射血分数和短轴缩短率虽然在创 伤后明显下降,但在12 h后均呈上升趋势。表明 心脏收缩功能在应激损伤后通过心肌代偿得以恢 复。其中Res预处理组小鼠左心室射血分数在0 h 要显著高于其他两组,而且其变化趋势和短轴缩 短率一样,但其下降幅度较创伤组要低,两者比 较,差异有统计学意义(P<0.05)。Res预处理组所 有小鼠的射血分数和短轴缩短率几乎都能恢复至 正常水平.这说明Res预处理不但对心脏具有保 护功能,而且可显著增强创伤后心脏收缩功能的 代偿功能 (下转第168页) ・ 168 ・ Toxieol Appl Pharmacol,2010,242(2):191—198. 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CAKIR B,KASIMAY O,KOLGAZI M,et a1.Stress-induced multiple organ damage in rats is ameliorated by the antioxidant 强大的抗损伤和代偿功能,尤其以收缩功能最明 显,舒张功能的代偿明显弱于收缩功能。Res预处 理可显著降低小鼠心脏应激性损伤,其具体作用 机制有待进一步实验研究。 参考文献: [1] MOLINA P E.Neurobiology of the stress response of the sympathetic nervous system to the and anxiolytic effects of regular exercise[J].Cell Biochem Funct, 2010,28(6):469-479. [9] HUNG L M,CHEN J K,HUANG S S,et a1.Cardioprotective effect of resveratrol,a natural antioxidant derived from grapes [J].Cardiovasc Res,2000,47(3):549—555 llIJYOHIRA Y,UENO S,et a1.Effects of [10] SHINOHAKA Y,’resveratrol,a grape polyphenol,on catecholamine secretion and synthesis in cultured bovine adrenal medullary cells[J].Bioch— emical Pharmacology,2007,74(11):1608-1618. 王宁,郑江,郭毅斌,等.心导管留置术对大鼠脏器功能 traumatic injury[J].Shock,2005,7(1):3—10. [2] MEERSON F Z.Pfima ̄stress——induced myocardial injury and cardiac arrhythmia[J].Kardiologiia,1993,33(5):58—64. [3] BRADAMANTE S L,BARENG H I,VILLA A.Cardiovascular 影响的实验研究[J].第三军医大学学报,2006,28(14): 1473—1475. 『12] OLAS B.NOWAK P,KOLODIE J.et a1.Protective effects of resveratrol against oxidative/nitrative modifications of plasma protective effects of resveratrol[J].Cardiovasc Drug Rev, 2004,22(3):169—188. proteins and lipids exposed to peroxynitifte[J].J Nutr Biochem, 2006,17(2):96—102. [4] OU H C.CHOU F P,SHEEN H M.et a1.Resveratrol a polyphenolic compound in red wine protects against oxidized (收稿日期:2011—1O—l4) 

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