基本信息
- 项目名称：
- 不同浓度酒精对垂体后叶素和冠脉结扎致大鼠急性心肌缺血的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 酒精是日常生活中常见的饮品，在我国，饮酒已成为一种社会现象。心血管疾病是我国最常见的致死原因之一。我们研究组的成员在阅读相关资料后发现，目前关于酒精和心血管疾病关系的研究主要集中在酒精过量对心脏的损害上，于是经过讨论，设计了以垂体后叶素和冠脉结扎分别制作大鼠急性心肌缺血模型，同时观察酒精摄入后各项生理生化指标的变化，以期观察不同浓度酒精对心肌缺血大鼠的影响，并初步探讨其可能的机制。
- 详细介绍：
- 研究背景： 缺血性心脏病包括粥样硬化病变引致的冠状动脉梗阻或狭窄，是由于供血不足而引起心肌机能障碍和（或）器质性病变。根据世界卫生组织提供的统计数据，全世界每年有1700万人死于心脏病，其中缺血性心脏病是最常见的死亡原因之一。 饮酒是生活中的一种常见行为，酒中含的主要成分为酒精。长期以来，有关酒精的研究多集中于中枢神经系统、精神行为以及消化系统等方面。尽管酒精对心血管系统的影响早已被人们关注，但大多是一些临床观察资料和流行病学调查统计资料。流行病学调查统计资料表明，在酒精摄入量与心血管疾病发病率之间存在一种“U”型关系，尤其是缺血性心脏病，但对其机制仍不完全清楚。酒精对心血管系统的双向调控作用已经得到公认，但以往的研究多集中于酒精中毒，对低浓度酒精作用的报道较少。 研究目的： 本研究采用大鼠舌下静脉注射垂体后叶素及结扎冠脉模拟冠脉狭窄或梗阻致急性心肌缺血模型，从心电图改变（PR间期、ST段、T波变化）、血清学指标（肌酸磷酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量、一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)等）以及心肌缺血面积的变化来反映不同浓度酒精对大鼠急性心肌缺血的影响，以期阐明不同浓度酒精对缺血性心脏病的不同影响及其作用机制，并为指导社会性合理饮酒提供参考数据。 研究方法： 1. 垂体后叶素致大鼠急性心肌缺血模型的制备 大鼠麻醉（20%乌拉坦0.6ml/100g体重，腹腔注射）后仰位固定，记录标Ⅱ导联心电图。舌下静脉分别缓慢注射生理盐水（模型对照组），维拉帕米1mg/kg，酒精0.4 g/kg 、0.8 g/kg、 1.6g/kg，容积均为10ml/kg。5min后舌下静脉注射Pit 1U/kg（10s内推完）复制急性心肌缺血模型，注射Pit后即刻至30s心电图出现ST段抬高、T波升高，表明模型建立成功。观察注射Pit后15s、30s、60s、300s、900s心电图相关指标PR间期、ST段、T波变化。 2. 冠脉结扎致大鼠急性心肌缺血模型的制备 大鼠麻醉（20%乌拉坦0.6ml/100g体重，腹腔注射）后仰位固定，记录标Ⅱ导联心电图。舌下静脉分别缓慢注射维拉帕米1mg/kg，酒精0.4 g/kg 、0.8 g/kg、 1.6g/kg，容积均为10ml/kg。5min后结扎冠脉（左旋支）复制急性心肌缺血模型，结扎冠脉后至30s心电图出现ST段抬高、T波升高，表明模型建立成功。冠脉结扎6 h 后腹主动脉取血分离血清进行肌酸磷酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量、一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)等相关指标检测，离体心脏进行四氮唑蓝（TTC）染色检测心肌缺血面积。 3. 小动物开胸手术辅助呼吸装置的开发 由于开胸实施心脏手术必定会破坏胸膜腔造成气胸，所以若没有呼吸辅助装置小动物会在几分钟之内发生呼吸衰竭，即使立即关闭胸腔也很难恢复，从而造成动物死亡，降低实验成功率。为解决该问题，目前最常用的方法是在开胸前先做气管插管，整个手术过程用小动物呼吸机辅助呼吸。但是实验中小动物呼吸机一次只能维持一只动物呼吸，而实验往往对样本量有一定要求，要想提高实验效率，批量处理动物，此方法只能靠多台呼吸机同时工作才可完成。为解决多台小动物开胸手术的呼吸辅助问题，降低实验成本，提高实验效率和成功率，本研究组成员发明了一种小动物开胸手术辅助呼吸装置。 研究结果： 1. 酒精对垂体后叶素致大鼠急性心肌缺血的影响 结果显示，与模型对照组比较，注射Pit后维拉帕米组以及10%、20%酒精组大鼠HR显著减慢（P＜0.05，P＜0.01），而5%酒精组大鼠HR减慢不明显（P＞0.05）；模型对照组心律失常发生率为62.5 %（5/8），维拉帕米组心律失常发生率为12.5 %（1/8），10%和20%酒精组心律失常发生率均为62.5 %（5/8）；而5%酒精组心律失常的发生率为37.5 %（3/8），明显低于模型对照组 ( P < 0. 05)；注射20%酒精5min后，大鼠心电图ST段明显抬高，T波明显升高（P＜0.05，P＜0.01），且在注射Pit后最显著，而5%酒精组大鼠注射Pit后ST段抬高幅度和T波高度均显著降低（P＜0.05，P＜0.01）。 2. 酒精对冠脉结扎致大鼠急性心肌缺血的影响 结果显示，5%酒精组组心肌缺血面积明显低于模型组( P < 0. 05)，5%酒精组大鼠血清CK、LDH均有显著降低，SOD显著升高，MDA显著降低，NO、NOS显著升高；10%酒精组大鼠血清NO显著升高，20%酒精组大鼠血清LDH显著升高。 3. 小动物开胸手术辅助呼吸装置结构和使用方法 为解决多台小动物开胸手术的呼吸辅助问题，降低实验成本，提高实验效率和成功率，本研究组成员发明了一种小动物开胸手术辅助呼吸装置。小动物开胸手术辅助呼吸装置，包括三通管、气管插管、气囊和套管。将三通管用作通气装置的新颖之处在于它多出一个通气口，若把气囊通过连接装置接在三通管的通气口上，其被压缩后自行恢复过程中，气体可从其他两个通气口流入气囊，当其他两个通气口分别与气管插管和套管联通时，气囊被挤压后恢复原型所需的绝大部分气体从套管进入，此时进入的是新鲜空气；小动物呼出的气体从气管插管进入，该气体是待交换气体。在连续吹打气囊进行辅助呼吸时，每松开一次气囊，同时放开套管的开口端进行通气，大量新鲜空气与小动物呼出的少量气体一同进入气囊，两种气体在气囊内即可完成交换。当再次吹打气囊同时关闭套管的开口端时，即可将新鲜空气吹入小动物肺内。此动作按一定频率反复操作，就能高效地完成小动物的人工辅助呼吸，无需每吹打一次就要将气囊卸下更换气体。 本发明与现有技术相比，具有结构简单、使用方便、造价低廉、应用范围广、实验效率高、小动物成活率高等优点。由于该装置造价低廉（成本在100.0元人民币以内），故可同时使用多套装置开展多组实验，对于大样本量科研实验和学生实验尤为适用。 结论： 1.低浓度酒精（0.4g/kg）对急性心肌缺血有保护作用，而高浓度酒精（1.6g/kg）可加重心肌缺血。 2.酒精对急性心肌缺血的保护作用机制可能与促进NO生成以及抗氧化应激有关。 3.本研究结果结合以往研究资料，我们提出：适度饮酒（<25 g•d-1）可降低包括冠心病在内的诸多心血管疾病的发病率，而重度饮酒（>50 g•d-1）则可能引起酒精中毒危害身体健康。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 流行病学调查发现，少量饮酒人群心血管系统疾病（尤其是缺血性心脏病）发生率明显低于平均水平，但对其机制仍不完全清楚。本课题拟采用大鼠舌下静脉注射垂体后叶素及结扎冠脉模拟冠脉狭窄或梗阻致急性心肌缺血模型，从心电图改变、血清学指标（CK、LDH、SOD及MDA含量、一氧化氮、一氧化氮合酶等）以及心肌缺血面积的变化来反映不同浓度酒精对大鼠急性心肌缺血的影响，以期阐明其影响及其作用机制。
科学性、先进性及独特之处
- 有关酒精的研究多集中于中枢神经系统、精神行为以及消化系统等方面。而酒精对心血管系统的影响大多是一些临床观察资料和流行病学调查统计资料。酒精对心血管系统的双向调控作用已经得到公认，但以往的研究多集中于酒精中毒，对低浓度酒精作用的报道较少。本课题采用舌下静脉注射垂体后叶素及大鼠结扎冠脉致急性心肌缺血模型，观察不同浓度酒精对大鼠急性心肌缺血的影响，以期阐明其影响及其作用机制。
应用价值和现实意义
- 流行病学资料提示，适量饮酒可降低某些心血管疾病的发病率，而过量摄入酒精直接威胁着饮酒者的身体健康，乃至生命安全。本研究结果结合以往流行病学研究资料，通过酒精对心脏毒性剂量关系的分析，我们提出：适度饮酒（<25 g•d-1）可降低包括冠心病在内的诸多心血管疾病的发病率，而重度饮酒（>50 g•d-1）则可能引起酒精中毒危害身体健康。本课题为社会性的节制饮酒提供剂量参考，使人们能够做到健康饮酒。
学术论文摘要
- 目的：探讨不同浓度酒精对缺血性心脏病的不同影响及其作用机制，为指导社会性合理饮酒提供参考数据。方法：1.垂体后叶素模型SD大鼠40只随机分为5组，模型对照组（Pit1U/kg）、阳性对照组（维拉帕米1 mg/kg）、5%酒精组（0.4g/kg）、10%酒精组（0.8g/kg）和20%酒精组（1.6g/kg）。大鼠麻醉后舌下静脉注射Pit（1U/kg）诱发急性心肌缺血，观察不同给药组大鼠心率、心电图改变（ST段、T波变化）以及心律失常的发生。2.冠脉结扎致模型分组方法同前。大鼠麻醉后结扎冠脉左旋支复制急性心肌缺血模型，观察不同给药组心电图改变、冠脉结扎6 h 后血清学指标（CK、LDH、SOD活性及MDA含量、NO、NOS）以及心肌缺血面积的变化。结论：低浓度酒精（0.4g/kg）对急性心肌缺血有保护作用，而高浓度酒精（1.6g/kg）可加重心肌缺血。酒精对急性心肌缺血的保护作用机制可能与促进NO生成以及抗氧化应激有关。本研究结果结合以往研究资料，我们提出：适度饮酒（<25 g/d）可降低包括冠心病在内的诸多心血管疾病的发病率，而重度饮酒（>50 g/d）则可能引起酒精中毒危害身体健康。
获奖情况
- 发表论文： 何慧康, 唐梦婕, 王兴会, 杜克莘, 祖超, 臧伟进, 胡浩. 酒精对垂体后叶素致大鼠急性心肌缺血的影响[J]. 卫生研究. 2010; 39(4): 528-530. (MI收录) 实用新型专利： 名 称：一种小动物开胸手术辅助呼吸装置 发明人：胡浩，祖超，唐梦婕，杜克莘，赵进，于晓江 专利号：ZL 2010 2 0209515.X
鉴定结果
- 教育部科技查新工作站Z08：“不同浓度酒精对垂体后叶素和冠脉结扎致大鼠急性心肌缺血影响”的研究内容及酒精对急性心肌缺血的保护机制可能与促NO生成及抗氧化应激有关的研究结果，国内外均未见相同研究的报道。
参考文献
- 1)ATHYROS VG, LIBEROPOULOS EN, MIKHAILIDIS DP, et al. Association of drinking pattern and alcohol beverage type with the prevalence of metabolic syndrome, diabetes, coronary heart disease, stroke, and peripheral arterial disease in a Mediterranean cohort [J]. Angiology, 2008, 58(6): 689-697. 2)MCCLELLAND RL, BILD DE, BURKE GL, et al. Alcohol and coronary artery calcium prevalence, incidence, and progression: results from the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) [J]. Am J Clin Nutr, 2008, 88(6): 1593-1601. 3)BELLEVILLE J. The French paradox: possible involvement of ethanol in the protective effect against cardiovascular diseases [J]. Nutrition, 2002, 18(2): 173-177. 4)STEWART S, HART CL, HOLE DJ, et al. Population prevalence, incidence, and predictors of atrial fibrillation in the Renfrew ⁄ Paisley study [J]. Heart, 2001, 86(5): 516-521. 5)KLATSKY AL. Alcohol, wine, and vascular diseases: an abundance of paradoxes [J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2008, 294(2):H582-583.
同类课题研究水平概述
- 缺血性心脏病包括粥样硬化病变引致的冠状动脉梗阻或狭窄，是由于供血不足而引起心肌机能障碍和（或）器质性病变。根据世界卫生组织提供的统计数据，全世界每年有1700万人死于心脏病，其中缺血性心脏病是最常见的死亡原因之一。 饮酒是生活中的一种常见行为，酒中含的主要成分为酒精。长期以来，有关酒精的研究多集中于中枢神经系统、精神行为以及消化系统等方面。尽管酒精对心血管系统的影响早已被人们关注，但大多是一些临床观察资料和流行病学调查统计资料。流行病学调查统计资料表明，在酒精摄入量与心血管疾病发病率之间存在一种“U”型关系。大量饮酒可导致或加重高血压、心绞痛、脑卒中、酒精性心肌病、多种心律失常和心脏猝死的发生，而适量饮酒可降低冠心病和动脉粥样硬化的发病率，但对其机制仍不完全清楚。但也有报道认为某些心血管疾病发病率与酒精摄入量没有直接关系。而且，以往的研究多集中于较高浓度的酒精对心血管系统的作用，而对低浓度酒精的作用报道较少，对其作用机制也无明确定论。
