Wistar大鼠心臟自發性病變的病理學觀察

徐艷峰，馬春梅，黃 瀾，朱 華，劉 穎，鄧 巍，秦 川

（中國醫學科學院醫學實驗動物研究所，衛生部人類疾病比較醫學重點實驗室，國家中醫藥管理局人類疾病動物模型三級實驗室 北京 100021）

W istar大鼠是長期致癌性實驗、藥物安全性評價及科研工作中常用的實驗動物，了解其重要臟器的自發病變情況，才能正確評價實驗中出現的病理學改變，從而得出正確的結論。心臟是藥物毒性作用的主要靶器官之一。本研究旨了解 Wistar大鼠心臟隨年齡變化的特點，為長期致癌性實驗、毒性病理學及老年病學研究等科研工作提供重要的背景資料。

1 材料和方法

1.1 實驗動物

160只清潔級Wistar大鼠，雌雄各半，購自軍事醫學科學院動物中心，實驗動物合格證號 SCXK-（軍）2007-004。自由進食進水，房間溫度 20℃ ～26℃，濕度40％ ～70％，明暗周期12 h。

1.2 指標測定

分別在9月齡、12月齡、18月齡、24月齡時處死40只大鼠，HE與Masson三色染色法，觀察心臟病理改變。

2 結果

2.1 大鼠心臟病變情況

9月齡Wistar大鼠心臟未見明顯病理改變；12月齡 W istar大鼠心臟病變的發病率為 2.5％（1/ 40），為輕度病變，表現為小灶性心肌細胞變性壞死伴少量以單核細胞為主的炎細胞浸潤；18月齡大鼠心臟病變的發病率為57.5％（23/40），表現為輕至中度心肌病，其中雌性發病率35％（7/20），雄性發病率例80％（16/20），且雄性病變程度較雌性嚴重。病變主要位于左心室，以心臟瓣膜環下方、乳頭肌及左心室壁內側最為常見。主要表現為心肌纖維變性壞死和纖維化，可伴有少量以巨噬細胞為主的炎細胞浸潤，部分病例病灶內可見吞噬含鐵血黃素的巨噬細胞。病變常為多灶性，或病變與正常心肌相間，呈不規則網格狀；24月齡大鼠均出現不同程度的心肌病，雄性病變較雌性嚴重。病變好發部位與18月齡時相同，但范圍擴大，纖維化更為明顯。24月齡大鼠可見1例（1/40）心內膜下纖維組織增生，表現為心內膜下纖維母細胞樣梭形細胞增生，細胞核長卵圓形，胞漿淡染，局部呈柵欄狀排列，增生的細胞長入心內膜下方的心肌組織內。

2.2 Masson染色結果顯示各年齡 Wistar大鼠心臟內膠原纖維沉積情況

2.2.1 心臟間質內膠原纖維沉積情況：9月齡大鼠心臟內動脈周圍有少量膠原纖維（圖1A），12月齡大鼠心臟內動脈周圍膠原纖維比9月齡時增多，并向周圍心肌組織間延伸（圖1B）；18月齡及24月齡大鼠心臟內動脈周圍膠原纖維明顯增多，動脈外膜增厚，纖維組織沿心肌間質延伸，并在相鄰血管間形成連接（圖1C，D）。

2.2.2 心臟瓣膜環根部纖維組織增生情況：9月齡大鼠心瓣膜纖維環下方有纖細的膠原纖維分布，呈網格狀環繞心肌細胞（圖1E）；12月齡大鼠心瓣膜纖維環下方膠原纖維稍增多（圖1F）；18月齡及24月齡大鼠心臟瓣膜環下膠原纖維明顯增多，沿心肌間質向心室壁延伸，心肌細胞變性壞死，被纖維組織代替，可伴有少量炎細胞浸潤（圖1G，H）（圖1見文后插2）。

3 討論

大鼠是最常應用的實驗動物之一。了解大鼠各臟器自發性疾病的特點，是正確解釋實驗結果的前提。大鼠自發性心肌病在早期的文獻中即有報道，但其確切的發病率及隨年齡而演化的規律卻沒有詳細的資料。

實驗動物可自發心臟炎性病變，尤其是年齡大者。發病的原因不明確，可能與感染或飲食等因素有關。有報道稱，在大多數品種的大鼠，可偶爾見到小的壞死灶，局灶性炎癥和纖維化，隨年齡增長而增加［1，2］。除小的膿腫灶常由感染（如泰澤菌病）引起外，這些病灶可能與心臟血管功能障礙引起的灶性缺血有關，支持這種假設的事實是這些病變主要位于心內膜下和乳頭肌，是最易于缺血的區域。

關于老年性心臟改變的研究有很多報道。在老齡人類及非人靈長類動物，常發現大的彈性血管擴張、硬化、內膜增厚［3］。心臟的老齡性改變包括左心室心肌肥大、心肌細胞數量減少、細胞外基質增加、纖維化，這些病變的發生可能與動脈系統的老化有關［4，5］。本實驗未發現老齡大鼠血管內膜明顯增厚，而動脈外膜膠原纖維隨年齡增長逐漸增多，提示大鼠心臟病變與動脈彈性下降有關。大鼠動脈系統的老齡性改變可能與人類不同。

嚙齒類動物進行性心肌病也稱為心肌病或變質性心肌病，用“嚙齒類”的描述是為了與人類特有的心肌病區分。嚙齒類動物心肌病在老齡大鼠發病率高，雌性大鼠的病變范圍小于同齡的雄性大鼠。有報道稱在雄性大鼠，早在3～4月齡即可出現嚙齒類動物心肌病的形態學特征。本研究對不同年齡的大鼠心臟的病理學檢查發現，W istar大鼠在12月齡前，只偶爾發生輕度的心臟病變，表現為小灶性心肌細胞變性壞死及炎癥反應。至18月齡時，約57.5％的大鼠出現自發性心肌病，至24月齡時，所有動物均發生程度不等的心臟病變，發病部位主要位于左心室，以心臟瓣膜環下方、乳頭肌及左心室壁內側最為常見，病變表現為心肌纖維變性壞死和纖維化，可伴有少量以巨噬細胞為主的炎細胞浸潤，病變常為多灶性，或病變與正常心肌相間。雄性發病比雌性早，發病率高，且病變嚴重。隨年齡增長，血管周圍及瓣膜環下膠原纖維逐漸增加，此種改變加重了心肌缺血，改變其代謝狀態，在大鼠老年性心肌病的發生中起到重要的作用。

本實驗在24月齡大鼠見到1例心內膜下纖維組織增生。據報道，心內膜下纖維組織增生可見于老齡大鼠［6］，多位于左心室內膜下，表現為灶性纖維母細胞樣細胞增生，可長入心肌之間，細胞間無明顯的膠原沉積，無或極少見核分裂。可自發也可由致癌藥物誘發。此種改變可能是對感染或免疫等損傷因子的反應。大鼠也可發生間葉組織腫瘤，此時增生的梭形細胞浸潤性生長，呈多結節狀，核分裂活躍，可與心內膜下纖維組織增生鑒別。

在大鼠，應用心血管藥物也可引起心肌壞死和纖維化，尤其是擴血管抗高血壓藥，病變也最常發生于心內膜下和乳頭肌。組織學上，這些藥物誘發的病變與老齡大鼠的自發性病變相似，分布范圍也相同。因此在長期的毒性研究，對心臟病變的解釋可能會很困難。如果某種藥物在高劑量引起心臟病變，當有自發病變干擾時，很難判斷安全劑量。長期毒性研究中纖維化的發生可能是由于早期應用藥物而引起的心肌損傷，也可能是因為長期用藥引起的循環改變而使自發病變加重。因此，解釋大鼠心臟病變時，應詳細了解大鼠的背景資料，尤其是與對照組大鼠的相應組織進行比較，慎重分析。在長期致癌性研究和老年病研究時，也要考慮老年大鼠心臟自發性病變的特點，才能對實驗結果進行正確的評價。

［1］Cornwell GG 3rd，Thomas BP.Cardiac fibrosis in the aged germ free and conventional Lobund-Wistar rat［J］.Prog Clin Biol Res，1989，287：69-74.

［2］Cornwell GG，Thomas BP，Snyder DL.Myocardial fibrosis in aging germ free and convential Lobund-Wistar rats：the protective effect of diet restriction［J］.JGerontol，1991，46：167-170.

［3］Lakatta EG， Levy D. Arterial and cardiac aging： major shareholders in cardiovascular disease enterprises：Part II：the aging heart in health：links to heart disease［J］.Circulation，2003，107：346-354.

［4］Mariani J，Ou R，Bailey M，et al.Tolerance to ischemia and hypoxia is reduced in aged human myocardium［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，2000，120：660-667.

［5］Kritchevsky SB，Cesari M，Pahor M.Inflammatory markers and cardiovascular health in older adults［J］.Cardiovasc Res，2005，66：265-275.

［6］Boorman GA，Zurcher C，Hollander CF，et al Naturally occurring endocardial disease in the rat［J］.Arch Pathol，1973，96：39-45.