冠脈旁路移植手術(shù)橋血管模型

祝巖，王輝山，李新民，汪曾煒，王麗慧

（沈陽軍區(qū)總醫(yī)院全軍心血管病研究所心外科，沈陽 110016）

冠狀動(dòng)脈旁路移植手術(shù)（coronary artery bypass grafting，CABG）中選擇動(dòng)脈作為橋血管可以明顯提高術(shù)后近、遠(yuǎn)期手術(shù)通暢率，有利于術(shù)后臨床癥狀的改善。但動(dòng)脈橋血管容易痙攣的特性嚴(yán)重影響手術(shù)的預(yù)期效果和患者術(shù)后生存質(zhì)量。在體研究橋血管痙攣性的防止與治療既不符合倫理學(xué)要求，又容易受到體內(nèi)多種因素的影響。我們嘗試建立兔頸動(dòng)脈的橋血管模型，期望在此模型的基礎(chǔ)上研究橋血管在各種藥物及影響因素作用下的收縮和舒張反應(yīng)等各項(xiàng)生理功能與血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，為動(dòng)脈血管壁痙攣性的實(shí)驗(yàn)研究建立平臺(tái)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

健康家兔10只，12個(gè)月齡左右，體質(zhì)量3.0～3.5 kg，由沈陽軍區(qū)總醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)科提供。全部選擇雄性，以消除雌激素對(duì)移植血管內(nèi)膜功能的影響。

1.2 血管準(zhǔn)備

家兔用速麻安肌肉注射（10 mL/kg）麻醉固定，頸部與股部備皮、消毒術(shù)野。肝素化（靜脈注射肝素鈉1 mg/kg）后，取右側(cè)股部縱切口，游離并獲取一段右側(cè)股動(dòng)脈，長(zhǎng)度約1～1.5 cm。選取的血管段位置盡量靠近股動(dòng)脈的遠(yuǎn)端，同時(shí)注意避免損傷血管內(nèi)膜。血管取出后立即在室溫（25℃）下用沖洗液（含硝酸甘油30 mmol/L，維拉帕米30 mmol/L）沖洗防止痙攣。然后放置于Krebs-Ringer血管保存緩沖液（K-R′s液）中平衡，緩沖液成分（單位：mmol/L）為：NaCl 118，KCl 4.9，CaCl22.5，MgSO41.2，NaHCO325，KH2PO31.2，葡萄糖5.5，EDTA 0.03。持續(xù)充入95%O2和5%CO2。血?dú)夥治鰷y(cè)定氧分壓為200 mmHg，CO2分壓為 40 mmHg，調(diào)整至 pH 7.4～7.5，準(zhǔn)備建立橋血管模型。

1.3 建立家兔自體頸動(dòng)脈旁路移植模型

上文中取股動(dòng)脈的同體兔，取頸部正中切口，切開皮膚及皮下結(jié)締組織，長(zhǎng)約5 cm，目標(biāo)血管默認(rèn)為右側(cè)頸動(dòng)脈。首先在胸骨乳突肌內(nèi)側(cè)緣，分離胸骨舌骨肌與胸骨甲狀肌之間的結(jié)締組織，在其深部找到頸動(dòng)脈，沿著神經(jīng)和血管的行走方向，將頸動(dòng)脈與周圍的結(jié)締組織、神經(jīng)和靜脈血管銳性加鈍性分離。此處動(dòng)脈一般無分支，如發(fā)現(xiàn)有分支要注意結(jié)扎。游離出頸動(dòng)脈后，動(dòng)脈兩端分別用無創(chuàng)動(dòng)脈夾夾閉防止失血，在兩動(dòng)脈夾之間切除一段血管。獲取的血管長(zhǎng)度約1～1.5 cm，基本與取下的股動(dòng)脈長(zhǎng)度相一致。適當(dāng)沖洗后吻合于自體股動(dòng)脈缺損處，以避免下肢缺血壞死，而后閉合股部切口。將剛才獲取并浸泡在K-R′s液中穩(wěn)定的股動(dòng)脈血管用9-0 Prolene線與頸動(dòng)脈缺損段端端吻合。每側(cè)平均吻合8～11針。最后排氣，開放動(dòng)脈夾，恢復(fù)血供。肉眼觀察證實(shí)橋血管穩(wěn)定、通暢。將橋血管適當(dāng)固定，避免扭曲及與周圍組織黏連，給后續(xù)取材時(shí)帶來麻煩。完善止血，逐層縫合頸部切口。每只兔僅進(jìn)行一側(cè)自體血管的移植。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物麻醉蘇醒后送動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心飼養(yǎng)。肌肉注射青霉素預(yù)防感染，連續(xù)3 d。食物中加入阿斯匹林及抗痙攣藥物等。

1.4 檢測(cè)指標(biāo)

術(shù)后動(dòng)物飼養(yǎng)3周，麻醉狀態(tài)下分離并獲取頸部移植的股動(dòng)脈血管段和左側(cè)的頸動(dòng)脈。適當(dāng)沖洗后小心切割成數(shù)個(gè)寬度約為3 mm的血管環(huán)，操作時(shí)注意保護(hù)血管內(nèi)膜。切好的血管環(huán)分成2組，一組放置在ORGAN-BATH水浴槽上，用于鑒定血管內(nèi)皮完整性、內(nèi)皮功能，以及內(nèi)皮依賴的血管收縮能力等，同時(shí)利用ORGAN-BATH水浴槽進(jìn)行頸動(dòng)脈與股動(dòng)脈血管的收縮相似性對(duì)比實(shí)驗(yàn)。另一組血管環(huán)浸泡在4%多聚甲醛溶液中固定，石蠟包埋后切片，HE染色，進(jìn)行病理形態(tài)學(xué)觀測(cè)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)為服從正態(tài)分布，方差齊性。組間進(jìn)行t檢驗(yàn)（SPSS 14.0版）。P＆lt;0.05為顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 大體觀察

所有家兔無死亡。手術(shù)創(chuàng)面僅見輕微炎癥反應(yīng)；移植血管與周圍組織未見嚴(yán)重的黏連。移植的股動(dòng)脈血管全部保持通暢，血管外徑增粗，管腔擴(kuò)張，與原頸動(dòng)脈相當(dāng)。

2.2 組織病理學(xué)變化

鏡下顯示移植的股動(dòng)脈血管壁厚度與原頸動(dòng)脈類似，但細(xì)胞核密度稍低。提示股動(dòng)脈增厚是由于血管壁細(xì)胞（主要是中層平滑肌層）適應(yīng)性肥大的結(jié)果，血管壁彈性纖維明顯增多、增粗（圖1）。

2.3 移植股動(dòng)脈苯腎上腺素濃度-靜息張力收縮曲線

向組織浴槽中加入不同終濃度的苯腎上腺素，可以觀察到隨著濃度的增加，血管環(huán)產(chǎn)生的靜息張力不斷加大，提示等長(zhǎng)收縮產(chǎn)生的靜息張力與苯腎上腺素濃度呈正相關(guān)。同時(shí)也可以證實(shí)血管環(huán)內(nèi)膜完整，血管壁內(nèi)膜性收縮功能完好。以水浴槽中苯腎上腺素終濃度負(fù)對(duì)數(shù)（-lg M）的整倍數(shù)逐漸加大藥物劑量，直至血管環(huán)等長(zhǎng)收縮程度不再增加。同時(shí)記錄此過程中血管環(huán)的藥物濃度-靜息張力曲線（圖2）。可知當(dāng)苯腎上腺素濃度達(dá)到1 mmol/L時(shí)，血管環(huán)產(chǎn)生完全收縮。將水槽中苯腎上腺素沖洗干凈，血管環(huán)在沒有任何刺激因素存在的情況下可以逐漸舒張至最初長(zhǎng)度（初始靜息張力）（圖2）。將不同濃度苯腎上腺素作用下頸動(dòng)脈與移植股動(dòng)脈靜息張力的大小與靜息張力對(duì)比可知，在同一濃度苯腎上腺素作用下，2種血管收縮靜息張力的絕對(duì)值大小略有不同（P＆lt;0.05），但2種血管收縮率及總體張力曲線變化趨勢(shì)類似，提示二者具有相似的血管收縮性（圖3）。

圖1 正常頸動(dòng)脈與移植后股動(dòng)脈組織HE染色 ×20Fig.1 HE stain of normal femoral artery and the one after femoralartery transplantation ×20

圖2 股動(dòng)脈在不同濃度下苯腎上腺素-靜息張力收縮曲線Fig.2 Resting tension constriction curve of the femoral artery underdifferent concentration of adrianol

圖3 頸動(dòng)脈與移植股動(dòng)脈血管收縮相似性比較Fig.3 Comparison of constriction similarity between carotid arterieswith the femoral artery after transplantation

3 討論

冠心病是目前臨床上的常見病、多發(fā)病。CABG已經(jīng)成為心外科的常規(guī)手術(shù)，但是隨著對(duì)手術(shù)后隨訪、療效分析等研究的不斷深入，橋血管的選擇普遍被認(rèn)為對(duì)手術(shù)后效果，以及遠(yuǎn)、近期血管腔通暢率有很大影響［1］。目前對(duì)橋血管的選擇越來越傾向于全動(dòng)脈化，特別是對(duì)于預(yù)期壽命較長(zhǎng)的患者［2］。但是動(dòng)脈血管在手術(shù)獲取、吻合操作、術(shù)后應(yīng)用的血管活性藥物等因素刺激下以及患者日常生活的維護(hù)中易于痙攣，導(dǎo)致管腔變窄甚至閉塞，影響手術(shù)后效果［3，4］。因而防治動(dòng)脈血管痙攣，保持橋血管的通暢成為當(dāng)前臨床科研工作中一項(xiàng)重要內(nèi)容。

在體內(nèi)，血管組織處于復(fù)雜多變的內(nèi)環(huán)境中，容易受到來自神經(jīng)、體液、內(nèi)分泌因子、甚至各種藥物等多方面的作用和影響。在體研究血管組織收縮痙攣的病因、機(jī)理和防治措施，容易受到上述等多方面的影響。可比較性差，難以分析、判斷單一因素或者幾項(xiàng)預(yù)期實(shí)驗(yàn)因素對(duì)血管壁的影響。在體實(shí)驗(yàn)研究人體血管功能也不符合醫(yī)學(xué)倫理的要求。因而有必要建立CABG的橋血管模型作為改善動(dòng)脈橋血管痙攣特性的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

有研究證實(shí)哺乳動(dòng)物的動(dòng)脈血管從組織結(jié)構(gòu)上可以分為3類。其中頸動(dòng)脈、乳內(nèi)動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈等都屬于Ⅰ類血管，而橈動(dòng)脈、胃網(wǎng)膜右動(dòng)脈等在血管分類上與股動(dòng)脈遠(yuǎn)端同屬于Ⅱ類血管［5］。Ⅱ類血管是肌性血管，特點(diǎn)為血管壁中層平滑肌細(xì)胞密度高，分為數(shù)層，緊密連接在一起。管壁上α1-腎上腺素受體分布廣、密度高，β受體分布較少［6］。NO表達(dá)與含量相對(duì)較低，因而更容易產(chǎn)生痙攣收縮［7］。此外，作為橋血管，游離的股動(dòng)脈失去了神經(jīng)支配，去神經(jīng)化使動(dòng)脈血管壁對(duì)類兒茶酚類的刺激更加敏感，產(chǎn)生的痙攣也更加強(qiáng)烈并且難于恢復(fù)［8］。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中用一小段股動(dòng)脈替代頸動(dòng)脈，使Ⅱ類血管處于Ⅰ類血管的壓力和周圍環(huán)境之中，充分模擬體內(nèi)血流、壓力、旁分泌的炎性介質(zhì)等內(nèi)環(huán)境對(duì)橋血管的影響。實(shí)驗(yàn)中動(dòng)物飼養(yǎng)3周后獲取標(biāo)本，大體觀察證實(shí)股動(dòng)脈已有適應(yīng)性改變，如血管外徑增粗、管腔擴(kuò)張。顯微鏡下可以看到移植后的股動(dòng)脈與頸動(dòng)脈有相似的大體結(jié)構(gòu)，但細(xì)胞核密度稍低，提示血管壁增厚為適應(yīng)性肥大的結(jié)果，中膜彈性纖維明顯增多增粗，而平滑肌層則更為致密。

實(shí)驗(yàn)中我們利用組織浴槽模仿體內(nèi)內(nèi)環(huán)境單一因素改變對(duì)血管舒縮狀態(tài)的影響。在促進(jìn)血管痙攣藥物的選擇上，鑒于生理狀態(tài)下“受體介導(dǎo)”是橋血管產(chǎn)生痙攣的主要原因，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中選用的藥物是苯腎上腺素。其調(diào)節(jié)血管收縮的作用靶點(diǎn)即為血管壁上的α1受體，通過擬交感作用調(diào)節(jié)血管壁收縮。α1受體具有劑量依賴性，我們觀察到水浴槽中血管環(huán)產(chǎn)生的靜息張力與苯腎上腺素的負(fù)對(duì)數(shù)濃度（-lg mol/L）呈正相關(guān)。以整倍數(shù)逐漸加大腎上腺素藥物的濃度，可知當(dāng)苯腎上腺素濃度達(dá)到1 mmol/L（10-3mol/L）時(shí)血管環(huán)產(chǎn)生完全收縮（圖2）。據(jù)此我們繪制了橋血管的苯腎上腺素濃度—靜息張力收縮曲線。并與頸動(dòng)脈的收縮曲線相比較。分別在各整數(shù)濃度時(shí)測(cè)得兩種血管的收縮程度（靜息張力的大小），得知作為橋血管的移植股動(dòng)脈血管與頸動(dòng)脈具有一定的收縮相似性（圖3），證實(shí)橋血管替代實(shí)驗(yàn)的可行性。

基于以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論，我們認(rèn)為在本實(shí)驗(yàn)中建立CABG橋血管動(dòng)物模型，符合臨床CABG手術(shù)中血管級(jí)別的匹配以及橋血管內(nèi)血液流體力學(xué)要求，2種血管收縮功能具有一定的相似性。該模型對(duì)橋血管內(nèi)皮損傷小，發(fā)生血栓概率低，重復(fù)性和可行性都比較好。可以作為動(dòng)物模型進(jìn)行如何防治CABG橋血管痙攣的進(jìn)一步研究。

在觀察比較2種血管收縮相似性時(shí)我們發(fā)現(xiàn)（圖3），移植股動(dòng)脈與頸動(dòng)脈的血管壁收縮曲線總體一致，但在較低濃度苯腎上腺素時(shí)，股動(dòng)脈的靜息張力與頸動(dòng)脈相比較稍弱，而在較高濃度時(shí)股動(dòng)脈血管壁收縮明顯增強(qiáng)，略高于頸動(dòng)脈血管壁的靜息張力。我們認(rèn)為這可能是因?yàn)楣蓜?dòng)脈上α1受體對(duì)低濃度苯腎上腺素不敏感，而較高濃度苯腎上腺素卻可以激活更多的α1受體，提示血管痙攣和（或）收縮活動(dòng)在一定程度上可能是受正反饋調(diào)解，其臨床意義可能是具有某種保護(hù)作用。關(guān)于這點(diǎn)我們將在今后的工作中繼續(xù)研究探討。

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