甲烷對缺血再灌注和缺血損傷的治療作用及其機制研究.pdf

1、研究背景和目的：
　　缺血再灌注(Ischemia and reperfusion，I/R)損傷是組織缺血后血流恢復(fù)時導(dǎo)致的一種典型的病理損傷，臨床上常見于肝移植、腦卒中等嚴重危害人體健康的疾病。缺血性損傷是缺乏血供所導(dǎo)致的組織損傷，如冠狀動脈梗塞導(dǎo)致的心肌缺血性損傷等。目前臨床上針對I/R和缺血損傷都沒有理想的治療手段，研究I/R和缺血損傷尋找治療方法仍然十分必要。氧化損傷、炎癥水平增高、細胞死亡是I/R和缺血損傷主要的病理生理

2、學基礎(chǔ)，圍繞這些機制研究尋找治療手段是許多研究的主要思路。雖然諸多動物研究中證實，針對致病機制進行的治療，對再灌注損傷和缺血損傷有較好的療效，但并未能進一步應(yīng)用于臨床。
　　甲烷的生物活性一直未被認識清楚，近年來有研究表明，生物機體正常情況下可以利用甲烷合成有機物，同時損傷的組織細胞自身也會合成甲烷，更有研究發(fā)現(xiàn)呼吸甲烷可治療小腸I/R損傷。但是考慮到，甲烷治療小腸缺血再灌注損傷的工作仍然不夠全面，甲烷治療I/R損傷作用尚需要進一

3、步明確，甲烷對其他重要器官I/R損傷和缺血性損傷是否具有保護效應(yīng)也需要研究，甲烷治療I/R和缺血性損傷的機制也需要深入探討。因此，本研究分別探索甲烷對肝臟、腦組織I/R損傷和心臟缺血損傷的保護效應(yīng)并初步探討分子機制。首先用肝I/R損傷模型確定甲烷對肝I/R損傷的保護效應(yīng)，尋找甲烷治療的合適劑量與給藥時間，從抗炎癥、抗氧化和抗細胞凋亡等方面進一步確認甲烷保護作用途徑，對這些作用機制進行初步探討;在上述研究基礎(chǔ)上，利用腦缺血再灌注損傷模型，

4、進一步確定甲烷對中樞神經(jīng)損傷的保護作用，并從細胞凋亡角度進行了機制的初步探討;利用心臟缺血損傷模型確認甲烷對缺血性損傷的治療作用，進一步確認甲烷最佳給藥濃度、時間以及與組織含量之間的關(guān)系，探索甲烷是否通過減少氧化炎癥水平，抑制細胞凋亡保護心肌缺血性損傷。
　　本研究主要分三個部分:
　　第一部分甲烷治療肝I/R損傷及其機制研究
　　方法:建立肝I/R損傷模型，缺血60 mins，再灌注6h后檢測，觀察五個濃度對肝臟I/

5、R損傷后肝功能指標的治療效果，找出甲烷生理鹽水給藥的最佳劑量。甲烷生理鹽水于灌注開始時立即一次性給予實驗設(shè)計的劑量。然后將第二批動物隨機分為三組:假手術(shù)組，I/R損傷組以及I/R后給予10 ml/kg甲烷生理鹽水治療組。檢測肝功能指標，炎癥指標白介素-1β（IL-1β），白介素6(IL-6)與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)，檢測氧化指標8-羥基鳥嘌呤(8-OHG)，超氧化物岐化酶(SOD)，丙二醛(MDA)，檢測細胞凋亡指標Caspas

6、e-3，觀察組織切片HE染色，TUNEL陽性細胞染色。
　　結(jié)果:劑量為10 ml/kg的甲烷生理鹽水給予后，明顯降低炎癥水平，減弱氧化損傷，抑制細胞凋亡的發(fā)生，與I/R損傷模型組比較具有明顯統(tǒng)計學差異。
　　結(jié)論:甲烷生理鹽水是一種可行的給藥方法，腹腔注射10ml/kg劑量可以獲得比較理想的效果，甲烷可通過減少炎癥，氧化損傷與抑制凋亡等途徑發(fā)揮治療肝臟I/R損傷的作用。
　　第二部分甲烷治療腦I/R損傷及其機制研究<

7、br>　　方法:建立腦I/R損傷模型，將實驗動物隨機分為三組:假手術(shù)組，腦I/R損傷給予生理鹽水組，腦I/R損傷給予甲烷生理鹽水組。甲烷生理鹽水給予劑量為10ml/kg，于再灌注開始后立即一次性給予。觀察腦梗死體積，行為學評分，腦組織切片HE染色，TUNEL陽性細胞染色，Western Blot檢測caspase-3表達。
　　結(jié)果:甲烷給藥有效改善動物腦I/R損傷后行為學評分，減少腦梗死體積，減小HE染色腦組織死亡面積，減少TU

8、NEL陽性細胞數(shù)目，減少Caspase-3蛋白表達量。
　　結(jié)論:甲烷通過抑制神經(jīng)元細胞凋亡對I/R后腦損傷發(fā)揮治療作用。
　　第三部分甲烷治療心肌缺血損傷及其機制研究
　　方法:建立心肌缺血模型，第一批動物采用多種劑量研究量效曲線。第二批實驗動物隨機分為三組，假手術(shù)組，心肌缺血損傷給予生理鹽水模型組，心肌缺血損傷后給予甲烷生理鹽水治療組，甲烷生理鹽水按照實驗設(shè)計的劑量在左前降支結(jié)扎30 mins后一次性給予，檢測給予

9、甲烷生理鹽水后，血液與心肌組織中甲烷含量。檢測心肌梗死體積，檢測心室重構(gòu)指標與射血分數(shù)。檢測氧化指標SOD，MDA，8-OHG，CD68與MPO，檢測炎癥指標IL-1β，IL-6，TNF-α以及黃嘌呤氧化酶，檢測凋亡指標caspase-3，活化的caspase-3，caspase-9，活化的caspase-9的蛋白表達，檢測Bax，Bcl-2蛋白表達及其比值結(jié)果，檢測細胞內(nèi)細胞色素C，線粒體內(nèi)細胞色素C及其比值，檢測Bax，Bcl-2，

10、caspase-3的免疫組化陽性數(shù)目。
　　結(jié)果:甲烷生理鹽水含甲烷濃度穩(wěn)定，給予甲烷生理鹽水后組織中甲烷含量增高。與模型組相比，給予10 ml/kg甲烷生理鹽水后顯著減小心肌梗死體積，減緩心室重構(gòu)進程，降低炎癥水平，減弱氧化損傷，抑制caspase-3，caspase-9以及Bax/Bcl-2比值，抑制細胞色素C的活化與增多。
　　結(jié)論:甲烷生理鹽水可治療心肌缺血損傷，其機制可能是通過減少氧化炎癥水平，抑制細胞凋亡產(chǎn)生的。

11、
　　總結(jié):本課題系列研究通過使用多種模型，提供了大量證據(jù)，證明甲烷生理鹽水具有治療肝臟、腦I/R損傷和心肌缺血損傷的作用。甲烷生理鹽水治療可以改善肝I/R損傷后肝功能;治療腦I/R損傷，保護腦組織，改善腦功能;改善心肌缺血損傷后心功能并預(yù)防心室重構(gòu)。甲烷生理鹽水的器官保護作用可能與其抗炎癥反應(yīng)，抗氧化損傷與抑制細胞凋亡特性有關(guān)。本課題創(chuàng)新性將富含甲烷生理鹽水應(yīng)用于研究，已獲批發(fā)明專利，被其他學者采納并用于研究，本課題也為臨床缺血