Effects of hydrogen-rich saline on Akt/GSK3β signaling pathways and cardiac function during myocardial ischemia-reperfusion in rats. | 高濃度水素生理食塩水のAkt/GSK3βシグナル経路に対する効果と 心臓虚血再灌流障害ラットの心機能に対する効果
Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2015 May;95(19):1483-7.
[Effects of hydrogen-rich saline on Akt/GSK3β signaling pathways and cardiac function during myocardial ischemia-reperfusion in rats].
Department of Cardiology, Daqing Oil Field General Hospital
Abstract
OBJECTIVE:
To explore the effects of hydrogen-rich saline on Akt/GSK3β signaling pathways and cardiac function during myocardial ischemia-reperfusion (I/R) in rats.
METHODS:
A total of 150 healthy male Sprague-Dawley rats were selected and divided randomly into 5 groups of normal control (I), sham operation (II), myocardial ischemia-reperfusion (III), hydrogen-rich saline (IV) and normal saline group (V) (n = 30 each). Group I had no treatment at all. In group II, anterior descending branch was merely exposed but not ligated. Myocardial I/R was induced by 30-min occlusion of anterior descending branch of left coronary artery followed by 12/24 h reperfusion of Bimbaum. Hydrogen-rich saline 1 ml/100 g were injected intraperitoneally 5 min before reperfusion in group IV. Normal saline 1 ml/100 g was injected intraperitoneally 5 min before reperfusion in group V. The values of ± dp/dt max, left ventricular diastolic pressure (LVDP) and left ventricular systolic pressure (LVSP) during the procedure were recorded by BL-420 biological function experimental system at pre-ischemia, ischemia 30 min, 60 min and 120 min of reperfusion. The animals were sacrificed at 60 min, 120 min of reperfusion and hearts harvested. The pathological changes of myocardial tissue were detected by hematoxylin and eosin staining. And the expressions of Akt and GSK3β in myocardial tissue were examined by Western blot.
RESULTS:
Compared with groups I and II, the values of ± dp/dt max, LVDP and LVSP significantly increased. And the expressions of Akt and GSK3β in myocardial tissue significantly increased in groups III, IV and V. Compared with groups III and V, the values of ± dp/dt max, LVDP and LVSP significantly decreased. And the expressions of Akt and GSK3β in myocardial tissue significantly decreased in group IV. Compared with T0, the values of ± dp/dt max, LVDP and LVSP significantly decreased at T1-3 in groups III, IV and V. Compared with T1, the values of ± dp/dt max, LVDP and LVSP significantly increased at T2-3 in group IV. Compared with T2, the expressions of Akt and GSK3β in myocardial tissue significantly decreased at T3 in group IV.
CONCLUSION:
Hydrogen-rich saline can reduce myocardial reperfusion injury and improve heart function. The mechanism may be due to associated with the down-regulated expressions of Akt and GSK3β in myocardial tissue.
Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2015 May;95(19):1483-7.
高濃度水素生理食塩水のAkt/GSK3βシグナル経路に対する効果と
心臓虚血再灌流障害ラットの心機能に対する効果
大慶油田総合病院 心臓科
＜要旨＞
目的
高濃度水素生理食塩水のAkt/GSK3βシグナル経路に対する効果を調べるとともに、心臓で虚血再灌流を起こしたラットの心機能に対する効果を調べるため
方法
健常なSD雄ラット150匹を選び、以降の5群にランダムに分けました（各群30匹）。Ⅰ群：コントロール、Ⅱ群：シャム、Ⅲ群：心臓虚血再灌流、Ⅳ群：高濃度水素生理食塩水、Ⅴ群：普通の生理食塩水。Ⅰ群では何も処置を行いませんでした。Ⅱ群では左前下行枝をむき出しにしたものの、結紮はしませんでした（シャム処置）。
なお、心臓の虚血再灌流は左前下行枝を30分間閉塞することで発生させ、その後12時間あるいは24時間再灌流を行いました。そしてⅣ群では、高濃度水素生理食塩水（1ml/100gBW）を再灌流する5分前に腹膜から注射しました。またⅤ群では高濃度水素生理食塩水の代わりに生理食塩水を注射しました。
なお、試験中の±dp/dtMAXと左室拡張期血圧（LVDP）と左室収縮期血圧（LVSP）を、BL-420生化学機能実験システムを用い記録しました。そしてその記録のタイミングは虚血前、虚血再灌流後30分、60分、120分としました。
また、ラットは再灌流60分後と120分後にそれぞれサクリファイスし、心臓を取り出しました。心筋組織の病理変化はHE染色で検出し、心筋組織のAktとGSK3βの発現はウエスタンブロット法で確認しました。
結果
Ⅰ・Ⅱ群では、±dp/dtMAXとLVDP、LVSPが有意に高く、Ⅰ・Ⅱ群と比較してⅢ・Ⅳ・Ⅴ群では心筋組織中のAktとGSK3βの発現が有意に増加していました。またⅢ・Ⅴ群では±dp/dtMAXとLVDP、LVSPが有意に低く、Ⅲ・Ⅴ群と比較してⅣ群では心筋組織中のAktとGSK3βの発現が有意に減少していました。
さらにⅢ・Ⅳ・Ⅴ群ではT0の±dp/dtMAXとLVDP、LVSPと比較して、T1～T3で有意な低下が確認されました。しかしながらⅣ群ではT1の±dp/dtMAXとLVDP、LVSPと比較して、T2～T3のそれは有意に上昇しました。また同様にⅣ群ではT2でのAktとGSK3βの発現と比較して、T3では有意に減少しました。
結論
高濃度水素生理食塩水は心筋での再灌流障害を減らし、心機能を改善しうると考えます。またそのメカニズムは心筋組織中のAktとGSK3βの発現のダウンレギュレーションによると考えられます。
＜一言＞
さて、水素お得意の虚血再灌流ネタです。今回は心臓の虚血再灌流、つまりは心筋梗塞に代表されるような一回血管が詰まって、再開するという病気に対して、水素の効果があるかを見ています。
一度虚血再灌流とやってしまうと、±dp/dtMAX、LVDP、LVSPという心臓の収縮力をみる指標が弱まってしまう、つまり心臓が障害を受けて弱ってしまうのですが、水素を再灌流の前に投与しておくと、心臓の障害が少なくて済んだというお話です。
ちなみにAktとGSK3βはなじみがない言葉ですが、どうやら神経の変性を引き起こす反応ドミノに関与している物質です。それが水素によって抑えられるので、神経の障害も抑えられるということです。
