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摘要

在大鼠中研究了尼古丁和咖啡因在接近人类摄入剂量水平下相互作用对心肌和冠状动脉组织学的影响。成年雄性大鼠分为四组，对照组皮下注射生理盐水2 ml。GII:皮下注射尼古丁，剂量(10 mg/kg/体重)。GIII:每日静脉注射咖啡因(100 mg/kg)。GIV:以相似的剂量和途径接受尼古丁和咖啡因的组合。尼古丁会导致明显的充血、心肌损伤、增厚的冠状动脉周围胶原纤维增加。咖啡因对心脏纤维的影响很小，也很少产生充血，而冠状动脉周围的胶原纤维则略有增加。在第4组中，咖啡因阻止了冠状动脉周围胶原纤维的增加，但并不能保护心肌免受尼古丁的充血和损伤。本研究表明尼古丁可引起大鼠心肌和冠状动脉的结构损伤和组织学改变，咖啡因可调节尼古丁对冠状动脉壁的作用，但心肌缺血改变似乎是不可逆的。

关键字

尼古丁，咖啡因，冠状动脉，心肌，老鼠

简介

尼古丁和咖啡因是人类使用的两种最常见的药理活性物质。这些疾病占所有脑血管和冠心病诊断的80%[1- 3]。据报道，重度吸烟者存在冠状动脉内皮功能障碍和动脉粥样硬化改变的发生以及心脏并发症和死亡的风险[4,5]。咖啡因被归类为成瘾物质，全世界都在使用它来缓解疲劳感、改善情绪集中力、失眠和加快心率[6-8]。本研究旨在研究尼古丁-咖啡因相互作用对成年雄性大鼠冠状动脉和心肌组织学的影响。

材料和方法

药理代理人

尼古丁酒石酸盐和咖啡因来自沙特阿拉伯吉达的西格玛化学公司。

动物治疗

动物及实验设计:目前的研究是在沙特阿拉伯吉达的阿卜杜勒阿齐兹国王大学法赫德国王医学研究中心进行的，研究对象是24只明显健康的白化雄性大鼠，体重从200克到250克不等。实验前一周，大鼠免费获得商业大鼠颗粒和自来水。该研究是根据大学委员会推荐的动物护理伦理进行的。这些动物被分成4组(n=6)，如下所示:

组:对照组皮下注射生理盐水2ml。

组:尼古丁组每日皮下注射尼古丁/生理盐水(10mg/kg/体重);

III组:咖啡因治疗组(每日口服无水咖啡因100mg/kg/体重)。

第四组:咖啡因和尼古丁治疗组，给药剂量和途径与GI和GII相同。4周后在深乙醚麻醉下颈椎脱位安乐死。心脏灌注生理盐水和10%中性缓冲福尔马林。左心室不同水平的横切面在10%中性缓冲福尔马林中重新固定，用于石蜡处理。5微米厚切片用苏木精和伊红染色，观察大体结构。三色马尾松用于胶原纤维。检查各组准备的玻片并拍照。

结果

影响冠状动脉

对照组大鼠左心室心肌具有文献描述的正常结构。肌核呈椭圆形和水泡状。纤维细胞质染色均匀，但交叉条纹不清晰。纤维之间的毛细血管呈薄壁受压。冠状动脉层序正常。内膜层内皮细胞光滑完整，基质以弹性纤维为主，平滑肌和胶原纤维较少。这两层合并在一起形成一个内膜-中膜层。外膜或最外层由疏松的胶原纤维组成，血管周围组织稀少，纤维薄，结缔组织细胞少。另一方面，咖啡因对冠状动脉壁厚度没有影响。观察到轻微毛细血管充血，但心肌没有显示任何组织学改变。 In animals administrated combination of nicotine and caffeine, there was no change in coronary wall thickness but cardiac fibers still showed histological changes observed in nicotine group (Figure 1).

图1所示。冠状动脉横切面，G1:对照组，壁厚正常(白色箭头)，附近心肌纤维组织良好(星号)。gii:(尼古丁)壁厚增加(白色箭头)。附近的心脏纤维(黑色细箭头)显示凋亡变化(暗红色收缩纤维，核暗固缩)或微小脂滴(白色星星)。GIII:咖啡因对冠状壁厚度(白色箭头)和心脏纤维没有影响。GIV:咖啡因和尼古丁结合可以保护冠状动脉不受尼古丁的影响，但心肌仍有一些退行性变(白色星星)(H&E x20)。

马松染色剂和胶原蛋白

马松三色染色显示冠状动脉周围胶原含量的变化和心肌纤维化的变化。尼古丁导致增厚的冠状动脉周围胶原纤维增加。咖啡因的作用是轻微增加冠状动脉周围的胶原纤维。在第4组中，咖啡因阻止了冠状动脉周围胶原纤维的增加(图2)。

图2。冠状动脉横切面G1:壁厚正常的对照组(白色箭头)，GII:尼古丁导致壁厚增加(白色星星)，增厚冠状动脉周围胶原纤维增加(白色箭头)。GIII:咖啡因导致冠状动脉周围胶原纤维的轻微增加(白色箭头)，GIV:咖啡因和尼古丁结合防止冠状动脉周围胶原纤维的增加(Masson Trichrome)。

对心肌的影响

对照组大鼠(GI)心肌纵切面(LS)显示正常心肌纤维。尼古丁(GII)显示心脏纤维收缩和不规则，咖啡因(GIII):产生轻微的心脏纤维收缩和纤维间毛细血管轻度充血，尼古丁和咖啡因的组合(G1V)表明咖啡因不能保护尼古丁诱导的组织学心脏改变(图3)。心肌的横切面(CS)显示GI显示规则和正常大小的心脏纤维。GII(尼古丁)显示明显的血管充血(白色星星)。附近的肌肉看起来颜色更深，退化(黑星)。GIII(咖啡因)显示心脏纤维没有明显变化，而咖啡因和尼古丁(GIV)联合给药并不能保护心肌免受尼古丁效应的影响(图4)。

图3。心肌LS表现为:G1(对照):正常心肌纤维。GII:(尼古丁)显示心脏纤维收缩和不规则。(GIII):咖啡因使心脏纤维轻微收缩，伴有纤维间毛细血管轻度充血(白色开始)G1V:尼古丁和咖啡因的组合表明，咖啡因不能预防尼古丁诱导的心脏组织学改变(H&E染色x20)。

图4。横切面显示GI:正常对照组和正常大小的心脏纤维。gii:(尼古丁)显示明显的血管充血(白色星)附近的肌肉颜色变深和退化(黑色星)。GIII:咖啡因，心脏纤维无明显变化。GIV:咖啡因和尼古丁联合给药不能保护心肌免受尼古丁效应的影响(H&E染色x20)。

讨论

吸烟对人体健康的影响是众所周知的，它对重要器官和功能的影响在许多情况下可导致死亡，特别是在伴有心血管并发症的情况下。心肌及其冠状动脉是累及最多的部位[10]。很少有研究调查烟草对心肌和冠状动脉的影响。该研究结果表明，尼古丁对心脏、冠状动脉和组织结构有不良影响。它会导致冠状动脉壁厚度增加，并增加马松三色染色观察到的血管周围I型胶原沉积。心肌可见大量凋亡纤维灶[11,12]。

可诱发冠状动脉和心肌的损伤通过自由基和氧化应激已知是由尼古丁引起的。已知尼古丁导致交感神经刺激和系统儿茶酚胺释放[13]。Czernin和Waldherr[14]报告暴露于尼古丁后活性氧释放增加，随后血管内皮损伤，冠状动脉血流减少，心脏代谢需求增加，增加心肌缺血改变和动脉粥样硬化改变的风险。基于这些数据，我们可以解释尼古丁注射大鼠心脏退行性凋亡的变化。

在本研究中，另一方面，咖啡因给药对冠状动脉壁厚度没有产生变化。或不改变其结构，但导致心脏间纤毛细血管扩张，无明显组织病理学改变[15,16]。咖啡因和尼古丁结合在一起被认为是兴奋剂。在本研究中，在尼古丁组[17]中，咖啡因和尼古丁联合使用可使冠状动脉壁厚度保持，但心脏纤维仍显示组织学改变。希金斯和巴布[18]]表明在摄入咖啡因后，肱动脉内的静息血流介导扩张增加了10%。咖啡因对阻断正常健康受试者冠状动脉腺苷诱导的血管扩张的作用。

我们的研究结果表明，尼古丁导致明显的血管充血附近的肌肉看起来更深和退化，而咖啡因没有显示心脏纤维的明显变化和突然死亡的记录，而Nyskaet al。[15]在暴露于麻黄碱和咖啡因组合的大鼠中显示出急性出血性心肌坏死和突然死亡。

结论

2021年版权燕麦。所有权利reserv

咖啡因可改善尼古丁对冠状动脉壁的影响，但心肌缺血改变似乎是不可逆的。

参考文献

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