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(huì)最常見(jiàn)的疾病。許多心力衰竭患者預(yù)后不好。早期發(fā)現(xiàn)和心力衰竭干預(yù)已成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)是這些研究進(jìn)入臨床階段的必要過(guò)程。在制定成熟穩(wěn)定的心力衰竭動(dòng)物模型（尤其是初心力衰竭動(dòng)物模型）非常重要。大鼠以其重復(fù)性、穩(wěn)定性好、費(fèi)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(dòng)脈結(jié)扎可以分別通過(guò)形成缺血性心肌病、造成壓力負(fù)荷過(guò)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(gè)時(shí)間點(diǎn)可以達(dá)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(wú)差異性,對(duì)實(shí)驗(yàn)治療的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。1材料和方法1.1實(shí)驗(yàn)材料1.1.1驗(yàn)動(dòng)物部scxk清潔級(jí)SD大鼠78只[購(gòu)自北醫(yī)實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(jí)。1.1.2硫酸鎂乙酰胺鈉肝素鈉復(fù)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(wú)水乙醇28.5mL,溶于去離子水,定容至200mL),1%肝素鈉。1.1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備動(dòng)物呼吸機(jī)(江西特力呼吸機(jī)設(shè)備公司),動(dòng)物生理記錄儀(成都儀器廠)。1.2模型生產(chǎn)1.2.1假手術(shù)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(gè)組手術(shù)制作模型,分別喂養(yǎng)至手術(shù)后2、4、6和8周,另一個(gè)組為假手術(shù)組,滿足每組7～8只的要求。腹主動(dòng)脈結(jié)扎組共分3組,其中2個(gè)組手術(shù)制作模型,分別喂養(yǎng)至手術(shù)后12和16周,另一組為假手術(shù)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(shù)組:用復(fù)合麻醉劑行腹腔注射麻醉,胸骨上窩上正中切開(kāi)皮膚,于第2～3氣管環(huán)間行氣管橫行切開(kāi),插入氣管插管(用套管針自制),連接動(dòng)物呼吸機(jī)進(jìn)行人工控制呼吸,呼吸頻率90次/min,潮氣量10～12mL,呼吸比設(shè)為1∶1。順肋間隙方向于胸骨左旁第3～4肋間切開(kāi)皮膚,長(zhǎng)約1cm,逐層分離皮下組織、肌肉,于3～4肋骨間撐開(kāi)進(jìn)胸,暴露心臟,切開(kāi)心包,在左心耳下緣與肺動(dòng)脈圓錐間可以看見(jiàn)左冠脈前降支起始部,用5-0線縫針穿過(guò)左冠狀動(dòng)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(yùn)動(dòng)減弱。心電監(jiān)護(hù)可見(jiàn)Ⅱ?qū)?lián)ST段明顯抬高,證實(shí)結(jié)扎成功。觀察數(shù)分鐘后,徹底止血后逐層關(guān)胸。恢復(fù)大鼠自主呼吸,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(shí)驗(yàn)證實(shí)氣管切口開(kāi)放并不降低大鼠的存活率,故將氣管切口開(kāi)放,頸部切口縫合。假手術(shù)組:僅在左心耳下緣與肺動(dòng)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(shù)組同。1.2.2.腹主動(dòng)脈損傷用復(fù)合麻醉劑行腹腔注射麻醉,固定于手術(shù)臺(tái)上,劍突下腹正中切口,分層打開(kāi)腹腔,在腎動(dòng)脈分支以上鈍性游離腹主動(dòng)脈,將7號(hào)注射器針頭平行置于腹主動(dòng)脈上,用4號(hào)手術(shù)絲線將腹主動(dòng)脈和注射器一同結(jié)扎,然后緩慢將注射器撤出,關(guān)腹,分層縫合。使大鼠腹主動(dòng)脈直徑縮窄為0.7mm。假手術(shù)組:開(kāi)腹后將手術(shù)絲線穿過(guò)腹主動(dòng)脈,除不縮窄腹主動(dòng)脈以外,其他操作與手術(shù)組完全相同。1.3手術(shù)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(shù)后2周時(shí)實(shí)行腹腔注射麻醉,仍使用復(fù)合麻醉劑,分離頸部組織暴露右側(cè)頸總動(dòng)脈,經(jīng)頸動(dòng)脈插管,當(dāng)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(dǎo)管已進(jìn)入左心室,手術(shù)后穩(wěn)定15min,測(cè)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(yīng)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行上述操作。假手術(shù)組于4周時(shí)進(jìn)行上述操作。腹主動(dòng)脈結(jié)扎組于術(shù)后12和16周進(jìn)行上述操作,假手術(shù)組于14周時(shí)進(jìn)行上述操作。1.4手術(shù)剪剪左心室血流動(dòng)力學(xué)測(cè)定結(jié)束后剪開(kāi)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(shù)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(jì)方法數(shù)值型變量以xˉ±sxˉ±s表示,組間均數(shù)以t檢驗(yàn),相關(guān)分析采用Pearson相關(guān)檢驗(yàn)。所有計(jì)算在統(tǒng)計(jì)軟件SPSS13.0上進(jìn)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(shù)組9只動(dòng)物,死亡1只,原因?yàn)槁樽硪馔狻?1只手術(shù)組動(dòng)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(shù)后3日內(nèi)因急性心衰死亡3只。腹主動(dòng)脈結(jié)扎組:假手術(shù)組和手術(shù)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(shù)后2、4、6和8周組和假手術(shù)組相比左心重/全心重比值均有顯著性下降(P<0.05),說(shuō)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(dòng)脈結(jié)扎組:手術(shù)后12和16周和非手術(shù)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(shuō)明左心室肥大,重量增加(表2)。2.3術(shù)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(shù)后2周組和對(duì)照組相比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.116),術(shù)后4、6、8周和對(duì)照組比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05),術(shù)后2周組大鼠心臟收縮功能還沒(méi)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(shù)后4周時(shí)左室壓力最大收縮速率降到最低,提示在術(shù)后4周時(shí)心臟收縮功能降到最低,4周以后心臟功能有所恢復(fù)(表3)。在腹主動(dòng)脈結(jié)扎組中,左室壓力最大收縮速率手術(shù)組和對(duì)照組相比均有上升,提示在壓力負(fù)荷下,心臟收縮功能代償性增加(表4)。2.4腹主動(dòng)脈粘結(jié)組與左室壓力及心臟功能相關(guān)指標(biāo)比較在冠脈結(jié)扎組中,左室壓力最大舒張速率術(shù)后2周組和對(duì)照組相比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.198),術(shù)后4、6、8周和對(duì)照組比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05),說(shuō)明心梗術(shù)后2周組大鼠心臟舒張功能還沒(méi)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(shù)后4周時(shí)左室壓力最大舒張速率降到最低,提示在術(shù)后4周時(shí)心臟舒張功能降到最低,4周以后心臟功能有所恢復(fù)(表3)。在腹主動(dòng)脈結(jié)扎組中,左室壓力最大舒張速率術(shù)后12周組和對(duì)照組相比略有上升,術(shù)后16周和對(duì)照組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的下降(P<0.05),說(shuō)明腹主動(dòng)脈結(jié)扎術(shù)后12周組大鼠還沒(méi)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(duì)于冠脈結(jié)扎組大鼠的舒張功能沒(méi)有提示意義,對(duì)于腹主動(dòng)脈結(jié)扎組,對(duì)舒張功能的提示意義同-dp/dtmax,且兩者相關(guān)(r=0.589,P<0.05)(圖1)。3對(duì)大鼠心肌功能的影響大鼠是實(shí)驗(yàn)研究中常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,冠脈結(jié)扎、腹主動(dòng)脈結(jié)扎可以通過(guò)形成缺血性心肌病、造成壓力負(fù)荷過(guò)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(wú)結(jié)構(gòu)性心臟病或有結(jié)構(gòu)性心臟病但無(wú)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(shí)候達(dá)到早期心衰階段,目前還沒(méi)有相關(guān)的研究。在制備模型后,其心臟功能存在動(dòng)態(tài)演變過(guò)程,在用于心力衰竭疾病機(jī)制探討和干預(yù)試驗(yàn)研究時(shí),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(diǎn),對(duì)于疾病模型的制備及其功能評(píng)價(jià)是非常必要的。結(jié)扎左冠狀動(dòng)脈法上世紀(jì)50年代已基本成熟,效果確切,當(dāng)心肌梗死面積超過(guò)20%時(shí)就可出現(xiàn)明顯的心衰。文獻(xiàn)報(bào)道形成心衰時(shí)間不一致,基本上在2～6周之間。我們對(duì)心梗后2周到8周的大鼠心臟結(jié)構(gòu)及功能做了動(dòng)態(tài)觀測(cè)和評(píng)價(jià),結(jié)果顯示:(1)手術(shù)后2、4、6、8周組和非手術(shù)組相比左心重/全心重比值均有顯著性下降,說(shuō)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(shù)后2周組和對(duì)照組相比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,術(shù)后4、6、8周和對(duì)照組比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05),說(shuō)明心梗術(shù)后2周組大鼠還沒(méi)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(shù)后4周時(shí)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(shù)后4周時(shí)心臟收縮和舒張功能降到最低,在本實(shí)驗(yàn)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(dá)到最低后,6～8周心臟功能有所恢復(fù)。前4周因?yàn)樾募〖?xì)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(fù),這與Liu的大鼠結(jié)果一致。徐峰等應(yīng)用主動(dòng)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(wú)心力衰竭,所以我們采用腹主動(dòng)脈結(jié)扎法制備壓力負(fù)荷模型,從12周開(kāi)始檢測(cè)其心功能,結(jié)果顯示:(1)手術(shù)后12、16周和非手術(shù)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(shuō)明左心室肥大,重量增加。(2)左室壓力最大收縮速率手術(shù)組和對(duì)照組相比均有上升,左室壓力最大舒張速率術(shù)后12周組和對(duì)照組相比略有上升,術(shù)后16周和對(duì)照組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的下降(P<0.05),說(shuō)明腹主動(dòng)脈結(jié)扎術(shù)后12周組大鼠僅有心肌肥厚,還沒(méi)有心臟功能的下降,處于早期心衰階段,16周時(shí)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(fù)荷影響較小,可作為評(píng)價(jià)心肌收縮能力的指標(biāo),-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(dòng)脈瓣關(guān)閉時(shí)心室內(nèi)壓力的影響,有人提倡用-dp/dtmax/LVSP來(lái)校正以更準(zhǔn)確地反應(yīng)心肌舒張功能,但本實(shí)驗(yàn)結(jié)果dp/dtmax/LVSP在評(píng)價(jià)冠脈結(jié)扎術(shù)后大鼠舒張功能沒(méi)有意義,對(duì)于腹主動(dòng)脈縮窄術(shù)后大鼠模型,提示意義與-dp/dtmax相同,且兩者相關(guān)。兩種方法制備大鼠心衰模型,冠狀動(dòng)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(shí)大鼠還沒(méi)有心臟功能的