• Journal of Life Science
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• 제12권1호
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• pp.33-42
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• 2002

In several species, a short period of ischemic preconditioning protects the heart by reducing the size of infarcts resulting from subsequent prolonged bouts of ischemia. The mechanism by which activation of ATP-sensitive $K^+$($K_ATP$) channels could provide the memory associated with ischemic preconditioning is still under debate. Several signal transduction pathways have been implicated in the mechanisms of protection induced by ischemic preconditioning. The exact receptor-coupled pathways involved in preconditioning remain to be identified. Likely extracellular agonists are those whose circulating levels increase under conditions that activate $K_ATP$ channels; these conditions include ischemia and ischemic preconditioning. Potential physiological agonists include the following: (1) nitric oxide; (2) catecholamine; (3) adenosine; (4) acetylcholine; (5) bradykinin and (6) prostacycline. The purpose of this review was to understand the mechanism by which biological signal transduction mechanism acts as a link in one or more known receptor-mediated pathways to increase $K_ATP$ channel activity during ischemic preconditioning.

• Archives of Plastic Surgery
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• 제40권6호
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• pp.687-696
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• 2013

Background Ischemic preconditioning has been shown to improve the outcomes of hypoxic tolerance of the heart, brain, lung, liver, jejunum, skin, and muscle tissues. However, to date, no report of ischemic preconditioning on vascularized bone grafts has been published. Methods Sixteen rabbits were divided into four groups with ischemic times of 2, 6, 14, and 18 hours. Half of the rabbits in each group underwent ischemic preconditioning. The osteomyocutaneous flaps consisted of the tibia bone, from which the overlying muscle and skin were raised. The technique of ischemic preconditioning involved applying a vascular clamp to the pedicle for 3 cycles of 10 minutes each. The rabbits then underwent serial plain radiography and computed tomography imaging on the first, second, fourth, and sixth postoperative weeks. Following this, all of the rabbits were sacrificed and histological examinations were performed. Results The results showed that for clinical analysis of the skin flaps and bone grafts, the preconditioned groups showed better survivability. In the plain radiographs, except for two non-preconditioned rabbits with intraoperative ischemic times of 6 hours, all began to show early callus formation at the fourth week. The computed tomography findings showed more callus formation in the preconditioned groups for all of the ischemic times except for the 18- hour group. The histological findings correlated with the radiological findings. There was no statistical significance in the difference between the two groups. Conclusions In conclusion, ischemic preconditioning improved the survivability of skin flaps and increased callus formation during the healing process of vascularized bone grafts.

• Journal of Chest Surgery
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• 제29권8호
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• pp.807-815
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• 1996

허혈전처치(ischemic preconditioniiIE)의 허혈심장 보호효과와 그 기전을 규명하기 위한 일환으로 citric oxide(HO)가 허혈전처치의 심보호 효과에 미치는 영향을 검토하였다. 흰쥐 적출심장의 Langendorrr관류표본에서 실험적인 허할(30분)-재관류(30분) 손상을 유도하였고, 허혈전처치는 재관류손상 유도 전에 5분 허혈 - 5분 재관류를 3회 반복하여 시행하였다. 허혈심근 손상의 지표로 심수축기능 세질효소 유출 및 미세형태학적 변화를, 그리고 HO 합성 억제제인 L-HAME 를 투여하여 허혈전처치와 비전처치 허혈-재관류 심장들에서 손상의 정도를 비교하였다. 그 결과 허혈- 재관류 심장에서 심기능의 저하및 세포질 유출이 현저하게 증가하였고 전자현미경상의 미세구조에서도 세포내 소기관 및 myofibril의 파괴가 관찰되 어 심근손상이 심함을 알 수 있었다. 허 혈-재관류에 의한 심 장손상은 허혈전처치를 시행한 허혈-재관류 심장에서는 현격하게 감소돼 심회복률이 77%로 증가하였 고 세포질유출도 현저하게 감소되었으며 미세소견에서도 세포구조가 비교적 잘 보존되었다. 허혈전처 치에 의한 심보호 효과에 NO가 관여하는지를 관찰하기 위하여 NO합성 억제제인 L-NAME를 투여하 여 허혈전처치를 시행하였다. 결과 L-UAME투여로 허혈전처치에 의하여 회복된 심기능 및 LDH유출 감소에 아무런 영향을 주지 않았고 허혈전처치에 의하여 비교적 잘 보존된 미세구조 역시 영향을 받지 않았다. 이상의 결과들로부터 허혈전처치는 세포수준에서 허혈심근의 재관류손상을 방지하며, NO합성의 증가가 횐쥐 적출 심장에서 허혈전처치에 의한 허혈심장 보호효과에 크게 기여하지 않을 것으로 사료되었다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제27권7호
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• pp.563-570
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• 1994

Effect of ischemic preconditioning on left ventricular function after cardiac arrest in isolated rat heart.Ischemic preconditioning reduces infarct size caused by sustained ischemia. However, the effects of preconditioning on post ischemic cardiac function are not well-known. The objective of the present study was to determine whether preconditioning would improve the recovery of left ventricular functions after cardiac arrest in isolated rat heart model.Isolated rat hearts were allowed to equilibrate for 20 minutes and were then subjected to either 5 minutes of global, normothermic transient ischemia [Group 2 and 4] or not [Group 3]. A stabilization period of perfusion lasting 5 minutes after the termination of transient ischemia was followed by a standard global, normothermic 20 minute-ischemia and 35-minute reperfusion challenge [Group 3 and 4]. These following results were odtained.1. The recovery of left ventricular developed pressures showed no significant differences between Group 3 and Group 4 at 50 [P>0.3] and 85 minute [P>0.2].2. Heart rates showed no significant differences throughout all the course of experiment and between groups [P>0.5].3. The recovery of left ventricular maximum dP/dt showed no significant differences between Group 3 and Group 4 at 50 [P>0.1] and 85 minute [P>0.2].4. The recovery of pressure-rate products showed no significant differences between Group3 and Group 4 at 50 [P>0.5] and 85 minute [P>0.1].These results suggest that ischemic preconditioning does not provide significant benefit for the postischemic left ventricular functions in isolated rat hearts.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제21권2호
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• pp.145-152
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• 2017

Remote ischemic preconditioning (RIPC) is an intrinsic phenomenon whereby 3~4 consecutive ischemia-reperfusion cycles to a remote tissue (non-cardiac) increases the tolerance of the myocardium to sustained ischemia-reperfusion induced injury. Remote ischemic preconditioning induces the local release of chemical mediators which activate the sensory nerve endings to convey signals to the brain. The latter consequently stimulates the efferent nerve endings innervating the myocardium to induce cardioprotection. Indeed, RIPC-induced cardioprotective effects are reliant on the presence of intact neuronal pathways, which has been confirmed using nerve resection of nerves including femoral nerve, vagus nerve, and sciatic nerve. The involvement of neurogenic signaling has been further substantiated using various pharmacological modulators including hexamethonium and trimetaphan. The present review focuses on the potential involvement of neurogenic pathways in mediating remote ischemic preconditioning-induced cardioprotection.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제13권3호
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• pp.127-132
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• 2005

We investigated whether ischemic preconditioning (IPC) protects liver against cold ischemic injury using isolated perfused rat liver. Rat livers were preconditioned by 5 minutes of ischemia and 5 minutes of reperfusion and preserved for 30 hours at $4^{\circ}C$ in University of Wisconsin solution. Livers were then reperfused for 120 minutes. Oxygen uptake and bile flow in ischemic livers markedly decreased during reperfusion. These decreases were prevented by IPC. Portal pressure was elevated in cold ischemic and reperfused livers and this elevation was prevented by IPC. Lactate dehydrogenase and purine nucleoside phosphorylase activities markedly increased during reperfusion. These increases were prevented by IPC. The ratio of reduced glutathione to glutathione disulfide was lower in ischemic livers. This decrease was prevented by IPe. Our findings suggest that IPC protects the liver against the deleterious effect of cold ischemia/reperfusion, and this protection is associated with the reduced oxidative stress.

• Applied Microscopy
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• 제27권3호
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• pp.333-346
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• 1997

The ischemia and reperfusion injury of the skeletal muscles is caused by generation of reactive oxygen during ischemia and reperfusion. It is well known that over 4 hours of ischemia injures the skeletal muscles irreversibly. The author has demonstrated the effects of SOD (superoxide dismutase), DMTU (dimethyl thiourea) and ischemic preconditioning on ultrastructural changes of the muscle fibers in the rectus femoris muscles after 4 hours of ischemia and 1 day and 3 days of reperfusion. A total of 72 healthy Sprague-Dawley rats weighing from 200 gm to 250 gm were used as experimental animals. Under urethane(1.15 g/kg, IP, 2 times) anesthesia, lower abdominal incision was done and the left common iliac artery was occluded by using vascular clamp for 4 hours. The left rectus femoris muscles were obtained at 1 and 3 days after the removal of vascular clamp. The SOD (15,000 unit/kg) or DMTU (500 mg/kg) were administered intraperitoneally at 1 hour before induction of ischemia. The ischemic preconditioned group underwent three episodes of 5 minutes occlusion and 5 minutes reperfusion followed by 4 hours of ischemia and 1 day and 3 days of reperfusion. The specimens were sliced into $1mm^3$ and prepared by routine methods for electron microscopic observation. All specimens were stained with uranyl acetate and lead citrate and then observed with Hitachi-600 transmission electron microscope. The results were as follows: 1. SOD or DMTU alone did not affect the ultrastructure of muscle fibers in the rectus femoris muscles. The electron density of mitochondrial matrix was decreased by ischemic preconditioning. 2. Dilated cisternae of sarcoplasmic reticulum, triad, mitochondria and the loss of myofilament in the sarcomere were observed in the 4 hours ischemia and 1 day reperfused rectus femoris muscles. Markedly changed sarcoplasmic reticulum, triad, disordered or loss of myofilament, indistinct A-band and I-band, and irregular electron lucent M -line and Z-line are seen in the 4 hours ischemia and 3 days reperfused rectus femoris muscles. 3. SOD reduced the changes of organelles in the muscle fibers of the 4 hours ischemia and 1 day reperfused rectus femoris muscles of the rats, but SOD did not affect the changes of muscle fibers in the 4 hours ischemia and 3 days reperfused muscles. On the other hand, DMTU markedly attenuated considerably the ultrastructural change of the 4 hours ischemia and 1 day or 3 days reperfused rectus femoris muscles. 4. By the ischemic preconditioning, the change was attenuated remarkably in the 4 hours ischemia and 1 day reperfused rectus femoris muscles. As the ischemic reperfused changes of muscle fibers were regenerated or recovered by ischemic preconditioning, the ultrastructures of them were similar to those of normal control in the 4 hours ischemia and 3 days reperfused rectus formoris muscles. Consequently, it is suggested that DMTU is stronger inhibitor to ischemic reperfused change than SOD. The ischemia and reperfusion-induced muscular damage is remarkably inhibited by ischemic preconditioning.

• Journal of Chest Surgery
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• 제36권4호
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• pp.242-254
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• 2003

상온에서 단기간의 심근 허혈이 가해질 때 허혈 전처치가 심근기능의 보호에 효과가 있다는 사실은 어느 정도 증명되었지만 저온의 심근 보호액을 이용하여 심장을 정지시킨 후 $25^{\circ}C$의 중등도 저체온 상태에서 간헐적으로 심근 보호액을 주입하며 장시간 허혈 상태에 노출시키는 일반적인 심장수술을 시행하는 경우에 허혈 전처치가 효과가 있는지에 대해서는 연구가 부족한 상태이며 또한 연구결과에 따라 많은 이견이 있다. 본 실험에서는 상온에서의 허혈과 중등도 저체온법을 사용하며 심근 보호액의 간헐적 주입을 병행하는 일반 심장 수술에서 허혈 전처치가 심근 보호에 미치는 효과를 비교하기 위해 실험을 진행하였다. 대상 및 방법： $25^{\circ}C$에서 St. Thomas hospital 심근 보호액을 사용한 경우와 상온에서 심근 보호액 없이 허혈을 받은 경우 각각에서 허혈 전처치의 효과를 비교하였다. 모든군의 심장을 20분간 $37^{\circ}C$의 Krebs 용액으로 관류시키고, 제1군은(n=6)은 허혈 전처치로 $37^{\circ}C$에서 3분간의 허혈 및 5분간 재관류를 두 차례 받은 후, $4^{\circ}C$의 심근 보호액을 20분마다 반복해 주입하며 120분간 $25^{\circ}C$의 중등도 저체온 상태를 유지하였다. 제2군(n=6)은 제1군에 대한 대조군으로 허혈 전처치를 하지 않은 상태에서 역시 120분간 $25^{\circ}C$상태를 유지하며 20분마다 심근 보호액을 반복해 주었다. 제1, 2군 모두 허혈기가 끝난 후 $37^{\circ}C$의 Krebs 용액으로 30분간 재관류하며 결과를 측정하였다(제1, 2군： 저온 심근 보호액군). 상온에서의 허혈군으로 $37^{\circ}C$를 유지하며 전반적 허혈을 받은 두 군을 설정하였다. 제3군(n=6)은 3분 허혈, 5분 재관류로 허혈 전처치 후 $37^{\circ}C$에서 30분간 허혈 상태를 유지 후 30분간 재관류하였고, 제4군(n=6)은 제3군에 대한 대조군으로 허혈 전처치 없이 30분간 허혈 후 30분간 재관류하며 결과를 측정하였다(제3, 4군: 상온 심정지군). 결과: 저온 심근 보호액 군에서는 허혈전처치를 시행 후 심근 보호액을 주입한 군(제1군)과 허혈 전처치 없이 심근 보호액을 주입한 대조군(제2군)의 비교에서 관상동맥 관류량, 심박동수, 좌심실내압, 좌심실압과 맥박수를 곱한 값, 좌심실압 순간 변화율 및 CPK, LDH의 비교 모두에서 통계적으로 유의한 차이를 볼 수 없었다(p=NS). 상온 심정지 군에서는 허혈 전처치 후 $37^{\circ}C$에서 허혈을 유지한 군(제3군)과 허혈 전처치 없이 허혈을 유지한 대조군(제4군)의 비교에서 허혈 전처치를 시행한 군이 좌심실 수축기압, 좌심실압과 맥박수를 곱한값, 좌심실 이완기압, 좌심실압 순간 변화율 등이 허혈 전처치를 시행치 않은 군보다 유의하게 호전되었고 CPK, LDH의 변화에서도 유의한 차이를 보여 허혈 전처치가 심근의 기능적 회복 및 심근 보호에 효과가 있음을 보았다(p<0.05). 결론: 이상의 결과에서 쥐의 심장을 이용한 실험 시 허혈 전처치가 상온에서의 심근 허혈과 재관류 시에는 심근기능 회복에 효과가 있으나 중등도 저체온법과 간헐적 심근 보호액의 주입 하에서 시행한 심장의 재관류에는 심근보호 효과가 없음을 보았다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제36권5호
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• pp.242-254
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• 2003

배경: 상온에서 단기간의 심근 허혈이 가해질 때 허혈 전처치가 심근기능의 보호에 효과가 있다는 사실은 어느 정도 증명되었지만 저온의 심근 보호액을 이용하여 심장을 정지시킨 후 $25^{\circ}C$의 중등도 저체온 상태에서 간헐적으로 심근 보호액을 주인하며 장시간 허혈 상태에 노출시키는 일반적인 심장수술을 시행하는 경우에 허혈 전처치가 효과가 있는지에 대해서는 연구가 부족한 상태이며 또한 연구결과에 따라 많은 이견이 있다. 본 실험에서는 상온에서의 허혈과 중등도 저체온법을 사용하며 심근보호액의 간헐적 주입을 병행하는 일반 심장 수술에서 허혈 전처치가 심근 보호에 미치는 효과를 비교하기 위해 실험을 진행하였다. 대상 및 방법: $25^{\circ}C$에서 St. Thomas hospital 심근 보호액을 사용한 경우와 상온에서 심근 보호액 없이 허혈을 받은 경우 각각에서 허혈 전처치의 효과를 비교하였다. 모든 군의 심장을 20분간 37$^{\circ}C$의 Krebs 용액으로 관류시키고, 제1군은(n=6)은 허혈 전처치로 37$^{\circ}C$에서 3분간의 허혈 및 5분간 재관류를 두 차례 받은 후, 4$^{\circ}C$의 심근 보호액을 20분마다 반복해 주입하며 120분간 $25^{\circ}C$의 중등도 저체온 상태를 유지하였다. 제2군(n=6)은 제1군에 대한 대조군으로 허혈 전처치를 하지 않은 상태에서 역시 120분간 $25^{\circ}C$상태를 유지하며 20분마다 심근 보호액을 반복해 주었다. 제1, 2군 모두 허혈기가 끝난 후 37$^{\circ}C$의 Krebs 용액으로 30분간 재관류하며 결과를 측정하였다(제1, 2군:저온 심근 보호액군).상온에서의 허혈군으로 37$^{\circ}C$를 유지하며 전반적 허혈을 받은 두 군을 설정하였다. 제3군(n=6)은 3분 허혈, 5분 재관류로 허혈 전처치 후 37$^{\circ}C$에서 30분간 허혈 상태를 유지 후 30분간 재관류하였고, 제4군(n=6)은 제3군에 대한 대조군으로 허혈 전처치 엄이 30분간 허혈 후 30분간 재관류하며 결과를 측정하였다(제3, 4군: 상온 심정지군). 걸과: 저온 심근 보호액 군에서는 허혈전처치를 시행 후 심근 보호액을 주입한 군(제1군)과 허혈 전처치 없이 심근 보호액을 주입한 대조군(제2군)의 비교에서 관상동맥 관류량, 심박동수, 좌심실내압, 좌심실압과 맥박수를 곱한 값, 좌심실압순간 변화율 및 CPK, LDH의 비교 모두에서 총계적으로 유의한 차이를 볼 수 없었다(p=NS). 상온 심정지 군에서는 허혈 전처치 후 37$^{\circ}C$에서 허혈을 유지한 군(제3군)과 허혈 전처치 없이 허혈을 유지한 대조군(제4군)의 비교에서 허혈 전처치를 시행한 군이 좌심실 수축기압, 좌심실압과 맥박수를 곱한 값, 좌심실 이완기압, 좌심실압 순간 변화율 등이 허혈 전처치를 시행치 않은 군보다 유의하게 호전되었고 CPK, LDH의 변화에서도 유의한 차이를 보여 허혈 전처치가 심근의 기능적 회복 및 심근 보호에 효과가 있음을 보았다(p<0.05). 결론: 이상의 결과에서 쥐의 심장을 이용한 실험 시 허혈 전처치가 상온에서의 심근 허혈과 재관류 시에는 심근기능 회복에 효과가 있으나 중등도 저체온법과 간헐적 심근 보호액의 주입 하에서 시행한 심장의 재관류에는 심근보호 효과가 없음을 보았다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제33권8호
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• pp.605-612
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• 2000

Background: Ischemic preconditioning enhances the tolerance of myocardium against ischemia/reperfusion injury, with the enhancement of the recovery of post-ischemic myocardial function. This study was disigned to assess whether the protective effect of ischemic preconditioning could provide one additional hour of myocardial preservation in four hour myocardial ischemia in a rate heart. Material and method: Fourty four Spargue-Dawley rats, weighing 300~450gm, were divided into four groups. Group 1(n=7) and group 3(n=12) were subjected to 30 minutes of aerobic Langendorff perfusion without ischemic preconditioning and then preserved in saline solution at 2~4$^{\circ}C$ for 4 hours and 5 respectively. Group 2(n=7) and group 4(n=18) were perfused in the same way for 20 minutes, followed by 3 minutes of global mormothermic ischemia and 10 minutes of perfusion and then preserved in the same cold saline solution for 4 hours and 5 hours respectively. Heart rate, left ventricular developed pressure(LVDP), and coronary flow were measured at 15 minutes during perfusion as baseline. Spontaneous defibrillation time was measured after reperfusion. Heart rate, LVDP, and coronary flow were also recorded at 15 minutes, 30 minutes, and 45 minutes during reperfusion. Samples of the apical left ventricular wall were studied using a transmission electron microscope. Result: Time of spontaneous defibrillation(TSD) was significantly longer in group 4 than in group 1(p<0.001), and TSD in group 1 was significantly longer in comparision to that of group 2(p<0.05). Heart rate at 45 minutes was significantly higher in group 1 than in group 4(p<0.05). Heart rate at 15 min was significantly higher in group 2 than in group 1(p<0.001) and in group 4 than in group 3(p<0.05). Left ventricular developed pressure(LVDP) at 30 minutes and 45 minutes was higher in group 1 than in group 4(p<0.01), LVDP at 45 minutes was higher in group 4 than in group 3(p<0.05). Rate-pressure product(RPP) at 30 minutes and 45 minutes was higher in group 1 than in group 4(p<0.05). RPP at 15 minutes was higher in group 2 than in group 1(p<0.01). RPP at 30 minutes and 45 minutes was higher in group 4 than in group 3(p<0.05). Group 2 showed relatively less sarcoplasmic edema and less nuclear chromatin clearance than group 1. Group 4 showed less myocardial cell damage than group 3, group 4 showed less myocardial cell damage than group 3, group 4 showed more myocardial cell edema than group 1. Conclusion: Ischemic preconditioning enhanced the recovery of postischemic myocardial function after 4 hours and 5 hours preservation. However, it was not demonstrated that ischemic preconditioning could definitely provide one additional hour of myocardial preservation in four hour myocardial ischemia in a rat heart.