兩種心衰模型大鼠心臟功能的比較

兩種心衰模型大鼠心臟功能的比較

大心力衰竭模型是研究心肌增厚、心力衰竭過程中全身血流動力學和異常內(nèi)傷的非常有用的實驗?zāi)Ｐ汀９诿}結(jié)扎和腔靜脈、腹主動脈手術(shù)造瘺是比較常用的方法。90年代初,Garcia又提出了穿刺造瘺這一簡單易行的方法。但是采用不同的方法,大鼠心功能改變的程度和特點是不同的。為此,我們比較了兩種不同的心衰模型大鼠心功能改變的特點。1材料和方法1.1上海實驗動物中心清潔級雄性SD大鼠50只,體重200~300g(中國科學院上海實驗動物中心,合格證:中科動管會第003號)。隨機分為正常對照組14只,腹主動脈、下腔靜脈穿刺造瘺組10只(簡稱造瘺組),冠脈結(jié)扎組26只。1.2動靜脈穿刺組造瘺組:大鼠腹腔注射體積分數(shù)為3%的水合氯醛1ml/100g麻醉。腹部正中切口打開腹腔,暴露下腔靜脈和腹主動脈,在腹主動脈分出腎動脈下方,用動脈夾夾住腹主動脈,用8號針頭在腎動脈下方約1.5cm處,沿前壁穿入腹主動脈,并分別在3處穿刺腹主動脈側(cè)壁至下腔靜脈。拔出針頭,用502膠水粘合穿刺點。約30s后穿刺點不再滲血時解開動脈夾。靜脈膨脹、顏色變紅,動靜脈穿刺部位可見渦流為穿刺成功的直接征象。觀察無出血后關(guān)閉腹腔。冠脈結(jié)扎組:在體積分數(shù)為3%的水合氯醛1ml/100g腹腔麻醉下,行氣管插管,應(yīng)用大鼠呼吸機行正壓呼吸(由浙江醫(yī)科大學實驗儀器廠生產(chǎn)的DH-150型動物呼吸機)。沿胸骨左緣第3~5肋間開胸。暴露心臟并打開心包,在左心耳和肺動脈圓錐之間用5-0絲線結(jié)扎左冠狀動脈前降支?？梢娮笮氖仪氨诩靶募獠款伾儼?搏動減弱。然后擠壓胸腔以排出空氣并逐層關(guān)閉胸腔。1.3動脈血流量的測量造瘺組和冠脈結(jié)扎組分別于術(shù)后5周和3周用二維Doppler超聲心動圖(HP/SONOS5500,8mHZ探頭)測定大鼠左室舒張期內(nèi)徑、左室收縮期內(nèi)徑、RR間期、等容舒張期(IRT)、主動脈及肺動脈內(nèi)徑、血流流速時間積分,計算出心率(HR)、射血分數(shù)(EF)、N主輸出量(CO)。具體的說就是在二維切面上顯示胸骨旁左心長軸觀,然后采用M型超聲心動圖方法記錄左心室收縮和舒張期運動曲線,然后分別測量左室收縮末期內(nèi)徑和舒張末期內(nèi)徑及RR間期,推算出收縮期和舒張期容積和射血分數(shù)及心率。應(yīng)用Doppler測定心輸出量,即用M型超聲心動圖記錄主動脈根部運動曲線,測量其直徑,計算出主動脈口面積,乘以記錄到的最大血流頻譜所測得的收縮期主動脈流速時間積分即為每搏輸出量,再乘以心率就可算出心輸出量。肺動脈血流量的測量方法相似。取主動脈和肺動脈處測得的心輸出量的平均值。將脈沖Doppler二維超聲心動圖的取樣容積置于心室流入道和流出道交界處,可同時記錄到房室瓣血流頻譜和由心室射入大血管的血流頻譜,測量后者終點到前者起點的間距即可測得等容舒張期(IRT)。我們一般測量3個心動周期取其平均值。心功能測定后24~48h,再次使用上述方法麻醉大鼠,右頸動脈插入PE50聚乙烯導管測定血壓,然后收集血液,處死大鼠,摘取并稱重心臟。1.4統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)結(jié)果以均數(shù)±標準差表示。兩組間均數(shù)比較采用t檢驗。相關(guān)性用相關(guān)分析的方法檢驗。2結(jié)果2.1術(shù)后存活率冠脈結(jié)扎組大鼠術(shù)后死亡12只,大部分于術(shù)后24~48h死亡,3周后僅存活14只,存活率為53.8%。而造瘺組和正常對照組大鼠未見死亡。2.2主動脈血壓平均動脈壓的變化各組大鼠心率差異無顯著性。冠脈結(jié)扎組的心率雖較正常對照組有所增高,但無統(tǒng)計學意義,造瘺組的心率亦與對照組相仿(表1)。無論是造瘺組還是冠脈結(jié)扎組,相對心臟重量,即全心重量和體重之比均較正常對照組有所增高,以冠脈結(jié)扎組增高更為明顯。造瘺組雖然射血分數(shù)(EF)比正常大鼠有所下降(76.6%vs81.6%,P<0.05),但心輸出量(CO)術(shù)后5周尚維持正常,以心率糾正的等容舒張期,即IRT在RR間期中所占的比例(IRT/RR)和正常對照組相比差異無顯著性。而冠脈結(jié)扎組大鼠在術(shù)后3周,無論是射血分數(shù)還是心輸出量均較對照組顯著下降(P<0.001),平均動脈壓也有一定程度的下降。反映心臟舒張功能的IRT/RR也有所延長(P<0.01)。相關(guān)分析顯示大鼠相對心臟重量和EF(r=0.88,P<0.001)\,CO(r=0.93,P<0.001)、以及IRT/RR(r=0.5461,P<0.01)之間均有相關(guān)性。3對嚴重心力衰竭大鼠心輸出量的影響動、靜脈造瘺是通過增加回心血量、增加前負荷,最終導致高輸出量的心衰,常常是全心衰竭。而冠脈結(jié)扎所造成的是低輸出量的心衰,由于結(jié)扎冠狀動脈前降支,所以主要是左心衰竭。穿刺造瘺具有方法簡單易行,大鼠死亡率低,造瘺口大小容易控制等優(yōu)點。從我們的實驗也發(fā)現(xiàn),用8號針頭在腹主動脈和下腔靜脈之間穿刺3點造成3個瘺,5周后心肌肥厚是明確的。大鼠心臟功能雖有一定程度的下降,主要表現(xiàn)為射血分數(shù)有所下降,但還處在代償階段,未到完全性失代償。我們還通過頸動脈、頸靜脈插管對這批大鼠進行了心導管檢測(數(shù)據(jù)未列),其左室壓和右房壓均較正常大鼠高(P<0.05),但其左室壓力最大收縮速率(+dp/dt.max)及左室最大舒張速率(-dp/dt.max)沒有下降,也提示其未完全性失代償。因此,如果使用這個模型造成嚴重心衰,可能應(yīng)使用更粗的針頭增大造瘺口(如使用20號針頭穿刺1點或16、20號針頭穿刺2點等),或延長造瘺時間。增大瘺口面積可能更為有效。結(jié)扎冠狀動脈,以往的文獻報道只要梗塞面積在20%以上,一般都能造成嚴重心衰。我們的數(shù)據(jù)也證實這組大鼠無論是射血分數(shù)還是心輸出量都較正常大鼠有明顯下降,反映心臟舒張功能的等容舒張期明顯延長。我們在實驗中還發(fā)現(xiàn)這組大鼠的一般狀況較正常對照和造瘺組大鼠明顯要差。所以,結(jié)扎冠狀動脈只要有一定的梗塞面積,造成心衰的效果是肯定的,其收縮功能和舒張功能均明顯下降。但是這一方法的缺點是手術(shù)難度高,術(shù)后死亡率相當高(約50%)。以往檢測大鼠心臟功能多采用心導管的方法。這種創(chuàng)傷性檢查方法操作比較困難,容易造成大鼠的死亡,而且檢查后必須處死大鼠,無法進行隨訪。近年來,臨床上已廣泛應(yīng)用二維超聲心動圖和Doppler技術(shù),為各種心功能的研究提供了一種簡單、可靠的無創(chuàng)傷性方法。因此,本實驗首次將Doppler超聲心動圖檢測應(yīng)用于大鼠心衰模型的心臟功能研究,可彌補創(chuàng)傷性檢查的不足。大鼠的心臟結(jié)構(gòu)和人類相似,其測量方法也和人類相似。以往國外已有許多研究應(yīng)用超聲心動圖檢測大鼠左心室內(nèi)徑、左室重量等。我們檢測了40余只大鼠均可獲取滿意圖象,進行各項超聲參數(shù)的測量。應(yīng)用Doppler超聲心動圖測定心輸出量,與創(chuàng)傷性檢查結(jié)果比較,兩者也具有高度的正相關(guān)性。我們假定在沒有心內(nèi)、外分流的情況下,主動脈和肺動脈口血流量相