본 실험은 흰쥐에서 나타나는 허혈양상화의 효과와 그 발생기전을 규명하고자 하였다 실험동물로는 300-350g 내외의 숫 흰쥐를 사용하였으며 온엉덩동맥을 2시간 결찰한 후, 3시간 , 6시간, 12시간, 24시간 및 72시간 재관류시켰으며, 온엉덩동맥을 5분간 결찰하고 5분간 재관류시키는 과정을 3회 반복하여 허혈양상화시키거나 시술직전 adenosine 혹은 pinacidil 을 투여하고 같은 방법으로 허혈 및 재관류시켰다 8-cyclopentyl-l,3 dipropylxanthine 혹은 glibenc1imide 투여하고 허혈양상화시킨 다음 허혈 및 재관류시키고 넙다리곧은 곤을 적출하여 파라핀절연을 제작하고 in situ hybridization 조직화학법으로 Cu,Zn 및 Mn-SOD mRNA의 발현을 비교관찰하여 다음과 같은 경과를 얻었다.
1. 모든 실험군 넙다리곧은근에서 CU,Zn 및 Mn-SOD mRNA는 단면적이 작은 근육섬유에서만 발현되었다.
2. 정상대조군 넙다리곧은근에서 Cu,Zn-및 Mn-SOD mRNA는 약하게 발현되었다
3. 허혈 및 재관류군에서는 재관류 시간경과에 따라 넙다리곧은근에서 Cu, Zn-SOD mRNA 는 중등도로 발현되었고, Mn-SOD mRNA는 재판류 3시간 및 6시간 경과시 약하게 혹은 중풍도로 발현되었으며 재관류 12시간 경과시 약하게 혹은 미약하게 발현되였고, 24시간 경과시에는 중등도로 발현되었으며 72시간 경과시에는 약하게 혹은 중등도로 발현되었다
4. 허혈양상화 처치로 넙다리곧은근에서는 Cu, Zn-SOD mRNA의 발현이 증가하셔 12시간 경과시 중등도로 발현되었고 24시간 경과시 약하게 혹은 중등도로 발현되었으며 72시간 경과시에는 약하게 발현되었다. Mn-SOD mRNA는 처치후 12시간 경과시 중등도로 발현되었고 24시간 경과시 중등도 혹은 강하게 발현 되었으며 72시간 경과시 약하게 발현되었다.
5. 허혈양상화 허혈 및 재관류군에서 Cu,Zn-SOD mRNA는 재관류 6시간까지 중등도로 발현되었으며 재관류 12시간 및 24시간 경과시에는 약하게 혹은 중등도로 발현되었고 72시간 경과시에는 약하게 발현되였다 Mn-SOD mRNA는 재관류 12시간까지 중등도로 발현되었고 24시간 경과시 중등도 흑은 강하게 발현되었으며 72시간 경과시에는 약하게 발현되었다
6. Adenosine 투여후 허혈 및 재관류시에는 넙다리곧은근에서 Cu, Zn-SOD mRNA는 재관류 12시간 경과시까지 중등도로 발현되었고 재관류 24시간 경과시에는 약하게 혹은 중동도로 발현되었으며 재관류 72시간 경과시에는 약하게 발현되었다. 7. Pinacidil 투여후 허혈 및 재관류시에는 넙다리곧은근에서 Cu, Zn-SOD mRNA는 재관류 6시간까지 중등도로 발현되었고 재판류 12시간 경과시에는 약하게 혹은 중등도로 발현되었으며 재관류 24시간 및 72시간 경과시에는 약하게 발현되었다.
8. 8-cyciopentyl-l, 3-dipropylxanthine 투여후 허혈양상화 허혈 및 재관류시 넙다리곧은근에서 Cu,Zn-SOD mRNA는 재판류 3시간까지 중등도로 발현되었고 재관류 6시간 및 12 시간에는 약하게 흑은 중풍도로 발현되었으며 재관류 24시간 및 72시간 경과시에는 약하게 발현되었다 Mn-SOD mRNA를 재판류 3시간까지 약하게 발현되었고 재관류 12시간까지 중등도 혹은 약하게 발현되었으며, 재관류 24시간 경과시에는 약하게 발현되었고 재관류 72시간 경과시에는 중등도로 발현되었다.
9. Glibenc1amide 투여후 허혈양상화 허혈 및 재관류시에는 넙다리곧은근에서 CU,Zn-SOD mRNA 는 재관류 24시간까지 중등도로 발현되었고, 재관류 72시간 경과시까지는 약하게 혹은 중등도로 발현되었다 Mn-SOD mRNA는 재관류 기간을 통하여 중풍도로 발현되었다
이상의 소견을 종합하면 허혈 빚 재관류시 CU,Zn 및 Mn-SOD mRNA의 발현은 증가하였고 허혈양상화로 특히 Mn-SOD mRNA의 발현이 증가하였으며, 허혈양상화의 효과는 adenosine Al 수용체와 KATP 통로의 자극과 밀접한 연판이 있는 것으로 결론 지을 수 있다
A brief episode of ischemia and reperfusion termed 'ischemic preconditioning' has been established as rendering muscle tolerance to damage during a subsequent prolonged ischemia. The effects of ischemic preconditioning in the cardiac muscle are related to the stimulation of adenosine Al receptor and the opening of KATP channel. The effect and mechanisms of ischemic preconditioning in the skeletal muscle are not known clearly.
The superoxide radical injures the skeletal muscle during the ischemia and reperfusion. There are two types of SOD, which metabolizes the superoxide radicals to H202 and O2, in the cell. One of them is Cu, Zn-SOD in the cytoplasm and the other is Mn-SOD in the mitochondria. The activities of SOD are increased against the formation of superoxide radical during the reperfusion. The author performed the present study to investigate the effect and the mechanisms of ischemic preconditioning by measuring the expression of SOD mRNA on timely reperfused ischemic muscles. The healthy Sprague-Dawley rats weighing from 300g to 350g were used as experimental animals. Under pentobarbital (50 mglkg) anesthesia, lower abdominal incision was done and left common iliac artery was occluded by vascular clamp for 2 hours. Rectus femoris muscles were obtained respectively at 3, 6, 12,24 and 72 hours after reperfusion. The ischemic preconditioning group underwent three episodes of 5 minute occlusion and 5 minUte reperfusion of common iliac artery followed by 2 hours of ischemia and timely reperfusion. Adenosine (50 !lg/kg) or pinacidil (1mg/kg) was administered intravenously before ischemia. 8-cyclopentyl-I, 3-dipropylxanthine (15mg/kg) or glibenclamide (0.5 mg/kg) was administered intravenously before ischemic preconditioning. Paraffin sections with 4!lm thickness in all groups were obtained. The expression ofCu,Zn- and Mn-SOD mRNA was observed by use of in situ hybridization.
The results obtained were as follows.
1, The expression of SOD mRNA was seen only in small muscle fibers of the rectus femoris muscle of the rat.
2. Weak expressions ofCu,Zn-and Mn-SOD mRNA were observed in the normal control rat.
3. After 2 hours of ischemia, moderate expression of Cu, Zn-SOD mRNA was observed until 72 hours of reperfusion. Weak or moderate expression of Mn:-SOD mRNA at 3 hours and 6 hours of reperfusion, weak or trace expression at 12 hours of reperfusion, moderate expression at 24 hours of reperfusion and weak or moderate expression at 72 hours of reperfusion were observed.
4. After ischemic preconditioning, moderate expressions of Cu, Zn-SOD mRNA were seen in the groups of 3, 6, 12 and 24 hours of reperfusion. Moderate expressions of Mn-SOD mRNA were seen in the group of 0,3,6 and 12 hours of reperfusion and strong expression was seen in the group of 24 hours of reperfusion after ischemic preconditioning.
5. After 2 hours of ischemia with ischemic preconditoining, moderate expressions of Cu, Zn -SOD mRNA were seen in the groups of 0,3,6, 12,24 hours of reperfusion. Moderate expressions of Mn-SOD mRNA were observed in the groups of 0, 3,6, and 12 hours of reperfusion and moderate or strong expression was seen in the group of 24 hours of reperfusion.
6. After 2 hours of ischemia with the pretreatment of adenosine, moderate expressions of Cu, Zn-SOD mRNA were seen in the group of 0, 3, 6, 12 and 24 hours of reperfusion. Moderate expression of Mn -SOD mRNA in the groups and 3 hours of reperfusion, strong expression in the group of 6 and] 2 hours of reperfusion and moderate expression in the group of 24 hours of reperfusion were seen.
7. After 2 hours of ischemia with the pretreatment of pinacidil, moderate expressions of Cu, Zn -SOD mRNA were seen in the groups of 0, 3, 6 and 12 hours of reperfusion and those of Mn -SOD mRNA were seen in the groups of 3, 6, 12 and 24 hours of reperfusion.
8. After 2 hours of ischemia with ischemic preconditioning and the pretreatment of 8-cyc1opentyl-l, 3?dipropylxanthine, moderate expression of Cu, Zn-SOD mRNA were observed in the groups of 0, 3, 6, and 12 hours of reperfusion and those of Mn -SOD were seen in the groups of 6, 12 and 72 hours of reperfusion.
9. After 2 hours of ischemia with ischemic preconditioning and the pretreatment of glibenclamide, moderate expressions ofCu,Zn-and Mn-SOD mRNA were seen in all groups ofreperfusion. Consequently, these results suggest that the expression of Cu, Zn and Mn-SOD mRNA increases during 2 hours ischemia and reperfusion with or without ischemic preconditioning.
The effects of ischemic preconditioning are closely related to the stimulation of adenosine Al receptor and KATP channel.