OXYGEN RADICALS, NEUTROPHILS, AND MYOCARDIAL INJURY
氧自由基、中性粒细胞和心肌损伤
基本信息
- 批准号:2223190
- 负责人:
- 金额:$ 17.95万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:1993
- 资助国家:美国
- 起止时间:1993-01-01 至 1995-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:calcium transporting ATPase electron microscopy electron spin resonance spectroscopy electrophysiology free radical oxygen heart contraction high performance liquid chromatography isolation perfusion laboratory rat myocardial ischemia /hypoxia neutrophil reperfusion sarcolemma sarcoplasmic reticulum singlet oxygen
项目摘要
Ischemia/reperfusion (I/R) injury has been recognized to be an important
pathologic process; this is manifest clinically as reperfusion induced
arrhythmias, the phenomenon of myocardial stunning and an increase in the
rate of cell necrosis. Oxygen-derived free radicals have been implicated
as important mediators of this injury. The overall goals of the present
proposal are (a) to investigate if singlet oxygen is generated following
I/R, (b) to develop novel strategies to reduce this injury based on
singlet oxygen scavenging and (c) to study the underlying biochemical,
physiological and morphological mechanisms of injury. Accordingly, the
specific aims of the project are to test the following hypotheses. The
first hypothesis is that singlet oxygen is generated as a result of I/R
in the isolated perfused rat heart. Using electron paramagnetic
resonance (EPR), chemiluminescence and HPLC techniques we will measure
single oxygen generation. Specific singlet oxygen spin trap, 2,2,6,6-
tetramethylpiperidine (TEMP) will be used in EPR and HPLC measurements.
Specificity of singlet oxygen will be confirmed by scavengers such as
histidine, tryptophan and B-carotene. We will also monitor
contractility, arrhythmia, myocardial metabolism, cell membrane
hyperpermeability sarcolemmal and sarcoplasmic reticulum functions and
ultrastructural morphology. The second hypothesis is that singlet oxygen
inactivates Ca2+-ATPase enzyme of sarcoplasmic reticulum by aggregation
and fragmentation or by modification of amino acid residues. We shall
study the molecular structure of Ca2+-ATPase following exposure to
singlet oxygen. Using SDS-PAGE and HPLC techniques, we shall assess the
damage to the 97 K dalton monomer protein of Ca2+-ATPase and compare with
O2, H2O2 and OH radical. Protective effects of histidine, alpha-
tocopherol B-carotene and ascorbic acid will also be evaluated. The
third hypothesis is that singlet oxygen and activate neutrophils produce
significant mechanical and hemodynamic dysfunction, similar to I/R in the
isolated heart preparation. We will perfuse irradiated rose bengal and
activated neutrophils in the isolated perfused heart and monitor
isovolumetric left ventricular pressure, + and - dP/dt max, ECG and
coronary flow and measure sarcoplasmic reticulum function, sarcolemmal
Na+K+-ATPase activity, thiol groups and lipid peroxidation. The efficacy
of histidine beta-carotene, ascorbic acid, alpha-tocopherol (for singlet
oxygen), SOD, catalase, deferoxamine (O2, H2O2, OH radical human
platelets (which possess antioxidative activity) will be tested in this
model. the fourth hypothesis is that singlet oxygen itself is a direct,
negative inotropic species and exerts its negative inotropic action by
disrupting the excitation-contraction coupling system of cardiac muscle.
Using isolated papillary muscle isometric contraction model we shall
study the mechanical dysfunction associated with singlet oxygen injury
by monitoring alterations in contraction of the papillary muscle. The
effects of potential scavengers (protective, ameliorating effect and
recovery) will also be studied. This work will initiate one of the first
studies aimed at (1) measuring the generation of singlet oxygen following
I/R (2) demonstrating the physiological, biochemical and morphological
characterization of free radicals/neutrophils mediated injury. We
anticipate that our findings will foster a precise understanding of the
role and mechanism(s) of singlet oxygen mediated physiological and
biochemical events.
缺血/再灌注(I/R)受伤已被认为是重要的
病理过程;随着再灌注引起的,这在临床上表现出来
心律不齐,心肌惊人的现象和增加
细胞坏死率。 氧衍生的自由基已与
作为这种伤害的重要调解人。 当前的总体目标
提案是(a)调查是否生成单线氧
I/R,(b)制定新的策略来减少基于
单线氧气清除和(c)研究潜在的生化,
损伤的生理和形态学机制。 因此,
该项目的具体目的是检验以下假设。 这
第一个假设是单重氧是由于I/R产生的
在孤立的灌注大鼠心脏中。 使用电子顺磁性
共振(EPR),化学发光和HPLC技术我们将测量
单一氧气产生。 特定的单线氧自旋陷阱,2,2,6,6--
四甲基磷酸(TEMP)将用于EPR和HPLC测量。
单线氧的特异性将由清道夫(例如
组氨酸,色氨酸和B-胡萝卜素。 我们还将监视
收缩力,心律不齐,心肌代谢,细胞膜
过度过敏性肌膜和核质网函数以及
超微结构形态。 第二个假设是单线氧
通过聚集使肌质网的Ca2+-ATPase酶失活
和碎裂或通过修饰氨基酸残基。 我们将
研究暴露后Ca2+-ATPase的分子结构
单线氧。 使用SDS-PAGE和HPLC技术,我们将评估
损坏Ca2+-ATPase的97 K道尔顿单体蛋白质,并与
O2,H2O2和OH激进。 组氨酸,α-的保护作用
还将评估生育酚B-羟基烯和抗坏血酸。 这
第三个假设是单线氧和激活中性粒细胞会产生
显着的机械和血液动力学功能障碍,类似于I/R
孤立的心脏准备。 我们将灌注辐照的玫瑰孟加拉和
孤立的灌注心脏中激活的中性粒细胞和监测
等光量表左心压, +和-DP/DT Max,ECG和
冠状动脉流量和测量肌质网,肌膜片
Na+K+-ATPase活性,硫醇基和脂质过氧化。 功效
组氨酸β-胡萝卜素,抗坏血酸,α-生育酚
氧),SOD,过氧化氢酶,脱氧胺(O2,H2O2,OH激进的人类
血小板(具有抗氧化活性)将在此测试
模型。 第四个假设是单线氧本身是直接的,
负肌部阴性物种,并通过
破坏心肌的激发反应耦合系统。
使用孤立的乳头肌肉等距收缩模型,我们将
研究与单线氧损伤相关的机械功能障碍
通过监测乳头肌收缩的改变。 这
潜在的清除剂的影响(保护性,改善效果和
还将研究恢复)。 这项工作将启动第一个
旨在(1)测量单线氧的产生的研究
I/R(2)证明生理,生化和形态学
自由基/中性粒细胞介导的损伤的表征。 我们
预计我们的发现将促进对
单线氧介导的生理和机制
生化事件。
项目成果
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