大鼠早期心衰模型不同心臟方法的比較

大鼠早期心衰模型不同心臟方法的比較

心力衰竭是現(xiàn)代社會最常見的疾病。許多心力衰竭患者預后不好。早期發(fā)現(xiàn)和心力衰竭干預已成為當前的熱點。動物實驗是這些研究進入臨床階段的必要過程。在制定成熟穩(wěn)定的心力衰竭動物模型（尤其是初心力衰竭動物模型）非常重要。大鼠以其重復性、穩(wěn)定性好、費用低廉而成為制作心衰模型的理想選擇。冠脈結(jié)扎、腹主動脈結(jié)扎可以分別通過形成缺血性心肌病、造成壓力負荷過重而形成心力衰竭,是比較常用的制備大鼠心衰模型的方法,模型制作后,大鼠的心臟功能如何,在哪個時間點可以達到穩(wěn)定的心衰,在什么階段能稱為早期心衰,兩種模型有無差異性,對實驗治療的設計顯得尤為重要。1材料和方法1.1實驗材料1.1.1驗動物部scxk清潔級SD大鼠78只[購自北醫(yī)實驗動物部,SCXK(京)2006-0008]。均為雄性,體質(zhì)量(200±20)g,飼養(yǎng)環(huán)境為清潔級。1.1.2硫酸鎂乙酰胺鈉肝素鈉復合麻醉劑(戊巴比妥鈉1.772g,水合氯醛8.5g,硫酸鎂4.24g,丙二醇50mL,無水乙醇28.5mL,溶于去離子水,定容至200mL),1%肝素鈉。1.1.3實驗設備動物呼吸機(江西特力呼吸機設備公司),動物生理記錄儀(成都儀器廠)。1.2模型生產(chǎn)1.2.1假手術組的選擇根據(jù)研究目的,冠脈結(jié)扎組共分5組,其中4個組手術制作模型,分別喂養(yǎng)至手術后2、4、6和8周,另一個組為假手術組,滿足每組7～8只的要求。腹主動脈結(jié)扎組共分3組,其中2個組手術制作模型,分別喂養(yǎng)至手術后12和16周,另一組為假手術組,滿足每組8～9只的要求。1.2.2生產(chǎn)方法1.2.2.呼吸比及呼吸輔助手術組:用復合麻醉劑行腹腔注射麻醉,胸骨上窩上正中切開皮膚,于第2～3氣管環(huán)間行氣管橫行切開,插入氣管插管(用套管針自制),連接動物呼吸機進行人工控制呼吸,呼吸頻率90次/min,潮氣量10～12mL,呼吸比設為1∶1。順肋間隙方向于胸骨左旁第3～4肋間切開皮膚,長約1cm,逐層分離皮下組織、肌肉,于3～4肋骨間撐開進胸,暴露心臟,切開心包,在左心耳下緣與肺動脈圓錐間可以看見左冠脈前降支起始部,用5-0線縫針穿過左冠狀動脈前降支,連同一小束心肌一起結(jié)扎,結(jié)扎后左室壁變蒼白,并出現(xiàn)室壁運動減弱。心電監(jiān)護可見Ⅱ?qū)?lián)ST段明顯抬高,證實結(jié)扎成功。觀察數(shù)分鐘后,徹底止血后逐層關胸?；謴痛笫笞灾骱粑?撥出氣管內(nèi)插管,因縫合氣管切口易致大鼠窒息,而多次實驗證實氣管切口開放并不降低大鼠的存活率,故將氣管切口開放,頸部切口縫合。假手術組:僅在左心耳下緣與肺動脈圓錐間左冠脈前降支位置取同樣大小的針縫針而不打結(jié),余操作與手術組同。1.2.2.腹主動脈損傷用復合麻醉劑行腹腔注射麻醉,固定于手術臺上,劍突下腹正中切口,分層打開腹腔,在腎動脈分支以上鈍性游離腹主動脈,將7號注射器針頭平行置于腹主動脈上,用4號手術絲線將腹主動脈和注射器一同結(jié)扎,然后緩慢將注射器撤出,關腹,分層縫合。使大鼠腹主動脈直徑縮窄為0.7mm。假手術組:開腹后將手術絲線穿過腹主動脈,除不縮窄腹主動脈以外,其他操作與手術組完全相同。1.3手術前心室收縮末壓、左心室超聲檢查冠脈結(jié)扎2周組大鼠于術后2周時實行腹腔注射麻醉,仍使用復合麻醉劑,分離頸部組織暴露右側(cè)頸總動脈,經(jīng)頸動脈插管,當顯示屏幕上出現(xiàn)振幅高大、波寬較大的心室內(nèi)壓變化波形,表示導管已進入左心室,手術后穩(wěn)定15min,測定其左心室收縮末壓(LVSP),左室舒張末壓(LVEDP),左心室等容收縮期室內(nèi)壓最大上升速率(+dp/dtmax),左心室等容舒張期室內(nèi)壓最大下降速率(-dp/dtmax)及心率(HR)。4、6和8周組分別于相應的時間點進行上述操作。假手術組于4周時進行上述操作。腹主動脈結(jié)扎組于術后12和16周進行上述操作,假手術組于14周時進行上述操作。1.4手術剪剪左心室血流動力學測定結(jié)束后剪開胸壁暴露心臟,立即剪取心臟,將心臟在濾紙上瀝干,稱重后用手術剪剪下右心室,稱取左心的重量,左心重與全心重相除,左心重與終體重相除,得到比值。1.5統(tǒng)計方法數(shù)值型變量以xˉ±sxˉ±s表示,組間均數(shù)以t檢驗,相關分析采用Pearson相關檢驗。所有計算在統(tǒng)計軟件SPSS13.0上進行。2結(jié)果2.1死亡原因及死亡情況冠脈結(jié)扎組:假手術組9只動物,死亡1只,原因為麻醉意外。41只手術組動物中在24h內(nèi)7只死亡,死亡率為17.1%,死亡原因有呼吸衰竭(3例),心律失常(2例),失血性休克和麻醉意外(各1只),手術后3日內(nèi)因急性心衰死亡3只。腹主動脈結(jié)扎組:假手術組和手術組各死亡1只,原因均為麻醉意外。2.2左心室梗死區(qū)組織改變冠脈結(jié)扎組:手術后2、4、6和8周組和假手術組相比左心重/全心重比值均有顯著性下降(P<0.05),說明左心室梗死區(qū)由瘢痕組織替代,室壁變薄,重量下降(表1)。腹主動脈結(jié)扎組:手術后12和16周和非手術組相比左心重/全心重,左心重/終體重比值均有顯著性上升(P<0.05),說明左心室肥大,重量增加(表2)。2.3術后心臟功能變化在冠脈結(jié)扎組中,左室壓力最大收縮速率術后2周組和對照組相比無統(tǒng)計學差異(P=0.116),術后4、6、8周和對照組比較均有統(tǒng)計學差異(P<0.05),術后2周組大鼠心臟收縮功能還沒有變化,處于早期心衰階段,2周以后心臟功能已經(jīng)有了變化,其中,在術后4周時左室壓力最大收縮速率降到最低,提示在術后4周時心臟收縮功能降到最低,4周以后心臟功能有所恢復(表3)。在腹主動脈結(jié)扎組中,左室壓力最大收縮速率手術組和對照組相比均有上升,提示在壓力負荷下,心臟收縮功能代償性增加(表4)。2.4腹主動脈粘結(jié)組與左室壓力及心臟功能相關指標比較在冠脈結(jié)扎組中,左室壓力最大舒張速率術后2周組和對照組相比無統(tǒng)計學差異(P=0.198),術后4、6、8周和對照組比較均有統(tǒng)計學差異(P<0.05),說明心梗術后2周組大鼠心臟舒張功能還沒有變化,處于早期心衰階段,2周以后心臟功能已經(jīng)有了變化,其中,在術后4周時左室壓力最大舒張速率降到最低,提示在術后4周時心臟舒張功能降到最低,4周以后心臟功能有所恢復(表3)。在腹主動脈結(jié)扎組中,左室壓力最大舒張速率術后12周組和對照組相比略有上升,術后16周和對照組比較有統(tǒng)計學差異的下降(P<0.05),說明腹主動脈結(jié)扎術后12周組大鼠還沒有舒張功能的下降,處于代償期,16周以后心臟舒張功能衰竭(表4)。-dp/dtmax/LVSP對于冠脈結(jié)扎組大鼠的舒張功能沒有提示意義,對于腹主動脈結(jié)扎組,對舒張功能的提示意義同-dp/dtmax,且兩者相關(r=0.589,P<0.05)(圖1)。3對大鼠心肌功能的影響大鼠是實驗研究中常用的實驗動物,冠脈結(jié)扎、腹主動脈結(jié)扎可以通過形成缺血性心肌病、造成壓力負荷過重分別影響收縮功能、舒張功能而形成心力衰竭,是比較常用的制備大鼠心衰模型的方法。根據(jù)ACA2005年的心衰指南,有心衰的高危因素,無結(jié)構(gòu)性心臟病或有結(jié)構(gòu)性心臟病但無心衰癥狀,也就是A-B期為早期心衰階段,常用的大鼠心衰模型在什么時候達到早期心衰階段,目前還沒有相關的研究。在制備模型后,其心臟功能存在動態(tài)演變過程,在用于心力衰竭疾病機制探討和干預試驗研究時,充分了解不同方法制備大鼠模型心血管解剖結(jié)構(gòu)變化規(guī)律及收縮和舒張功能特點,對于疾病模型的制備及其功能評價是非常必要的。結(jié)扎左冠狀動脈法上世紀50年代已基本成熟,效果確切,當心肌梗死面積超過20%時就可出現(xiàn)明顯的心衰。文獻報道形成心衰時間不一致,基本上在2～6周之間。我們對心梗后2周到8周的大鼠心臟結(jié)構(gòu)及功能做了動態(tài)觀測和評價,結(jié)果顯示:(1)手術后2、4、6、8周組和非手術組相比左心重/全心重比值均有顯著性下降,說明左心室梗死區(qū)由瘢痕組織替代,室壁變薄,重量下降。(2)左室壓力最大收縮/舒張速率術后2周組和對照組相比無統(tǒng)計學差異,術后4、6、8周和對照組比較均有統(tǒng)計學差異(P<0.05),說明心梗術后2周組大鼠還沒有心臟功能的變化,處于早期心衰階段,2周以后心臟的收縮和舒張功能都出現(xiàn)了衰竭。在冠脈結(jié)扎法術后4周時左室壓力最大收縮速率和左室壓力最大舒張速率降到最低,提示在術后4周時心臟收縮和舒張功能降到最低,在本實驗中觀察到的有意思的現(xiàn)象是,前4周心臟功能逐漸下降,在第4周達到最低后,6～8周心臟功能有所恢復。前4周因為心肌細胞的丟失心功能下降,隨著存活心肌代償性肥大,6～8周心臟功能慢慢有所恢復,這與Liu的大鼠結(jié)果一致。徐峰等應用主動脈縮窄法造成模型,表明縮窄12周出現(xiàn)明顯的心肌肥厚,但無心力衰竭,所以我們采用腹主動脈結(jié)扎法制備壓力負荷模型,從12周開始檢測其心功能,結(jié)果顯示:(1)手術后12、16周和非手術組相比左心重/全心重,左心重/終體重比值均有顯著性上升(P<0.05),說明左心室肥大,重量增加。(2)左室壓力最大收縮速率手術組和對照組相比均有上升,左室壓力最大舒張速率術后12周組和對照組相比略有上升,術后16周和對照組比較有統(tǒng)計學差異的下降(P<0.05),說明腹主動脈結(jié)扎術后12周組大鼠僅有心肌肥厚,還沒有心臟功能的下降,處于早期心衰階段,16周時心臟舒張功能衰竭。+dp/dtmax為心室等容收縮期心室壓力上升最大速率,受心臟負荷影響較小,可作為評價心肌收縮能力的指標,-dp/dtmax為等容舒張期心室內(nèi)壓力下降最大速率,-dp/dtmax受主動脈瓣關閉時心室內(nèi)壓力的影響,有人提倡用-dp/dtmax/LVSP來校正以更準確地反應心肌舒張功能,但本實驗結(jié)果dp/dtmax/LVSP在評價冠脈結(jié)扎術后大鼠舒張功能沒有意義,對于腹主動脈縮窄術后大鼠模型,提示意義與-dp/dtmax相同,且兩者相關。兩種方法制備大鼠心衰模型,冠狀動脈結(jié)扎法只要有一定的梗死面積,造成心衰的效果是肯定的,2周時大鼠還沒有心臟功能的