超聲心動圖評價酒精性心肌病大鼠心臟結構和功能的研究

閆軍，鄭敏，朱芳芳，白淑榮

1.呼倫貝爾市人民醫院 超聲科， 內蒙古呼倫貝爾 021008；2. 哈爾濱醫科大學附屬第一醫院 超聲科， 黑龍江 哈爾濱150001

超聲心動圖評價酒精性心肌病大鼠心臟結構和功能的研究

閆軍1，鄭敏2，朱芳芳2，白淑榮1

1.呼倫貝爾市人民醫院 超聲科， 內蒙古呼倫貝爾 021008；2. 哈爾濱醫科大學附屬第一醫院 超聲科， 黑龍江 哈爾濱150001

目的探討超聲心動圖在評價酒精性心肌病大鼠心臟結構和功能中的應用價值。方法選取雄性Wistar大鼠45只，隨機分為模型2月組（10只）、模型4月組（12只）、模型6月組（13只）及正常組（10只）。模型組進行酒精灌胃及酒精隨意飲用；正常對照組選擇相同時間及相同劑量生理鹽水灌胃。分別于2個月、4個月、6個月后進行超聲心動圖檢測，并將模型組與正常組超聲結果進行對比。檢測結束后處死模型組和正常組大鼠，取心臟組織進行病理檢測，將超聲結果與病理結果進行對比。結果經超聲檢查，模型2月組與正常組大鼠心臟超聲比較未見明顯差異。模型4月組與正常組相比，舒張末期左心室后壁厚度（LVPWDd）、舒張末期室間隔厚度（IVSDd）、左室舒張末期內徑（LVEDd）、左室質量（LVM）、LVM與體質量之比（LVM/BM）增大，舒張早期心肌運動峰值速度（Em）、Em/Am減低，且均有顯著性差異（P＜0.05）。模型6月組與正常組相比，LVPWDd、IVSDd減小，LVM、LVM/BM、LVEDd增大，射血分數（EF）、左室短軸縮短率（FS）明顯減低，Em、Em/Am減低，且均有顯著性差異（P＜0.05）。超聲測定的LVM與尸檢檢測結果高度相關（r=0.84，P＜0.05）。經病理檢查，模型2月組以及正常組大鼠心肌HE染色未見異常，模型4月組及6月組大鼠心肌HE染色分別符合亞臨床期和臨床期酒精性心肌病的改變。結論超聲心動圖可對酒精性心肌病大鼠的心臟結構和功能進行動態、定量的評價。

超聲心動圖；酒精性心肌病；Wistar大鼠

酒精性心肌病（Alcoholic Cardiomyopathy，ACM）是指長期嗜酒引起的心肌病變，根據患者有無充血性心力衰竭的臨床表現，可分為亞臨床期心肌病和臨床期心肌病，近年來 ACM 的發病率逐年升高[1]。本文通過建立大鼠 ACM模型，利用高頻超聲聯合多普勒組織成像（Doppler Tissue Imaging，DTI）觀察 ACM 不同發展階段大鼠心臟結構和功能的變化，并與病理結果相對照，旨在為臨床動態觀察動物模型心臟結構和功能的改變提供依據。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

雄性 Wistar清潔級大鼠 45 只，體重（197.71±10.03） g。采用隨機區組法將其分為模型 2 月組（10 只）、模型 4 月組（12 只）、模型 6 月組（13 只）、正常對照組（10 只）。

大鼠 ACM 模型建立方法[2]：予模型組大鼠第 1 周 10%酒精隨意飲用，60% 酒精每天 5 mL/kg 灌胃一次 ；第 2 周10% 酒精隨意飲用，60% 酒精每天 10 mL/kg 灌胃兩次 ；第3～24 周 20% 酒精隨意飲用，60% 酒精每天 15 mL/kg 灌胃兩次。正常對照組選擇相同時間及相同劑量生理鹽水灌胃。

1.2 儀器與方法

選用 Sequoia 512 彩色多普勒超聲診斷儀，線陣式探頭 15L8w-S， 探 頭 頻 率 14 MHz， 掃 描 速 度 200 cm/s， 圖像深度調至 3.5 cm。10%水合氯醛 3 mL/kg 腹腔注射麻醉后，仰臥位固定，剃毛，軀體左傾 30o。探頭置于大鼠胸骨左側，與胸骨中線呈 10o～30o。二維超聲顯示胸骨旁左室長軸、心尖四腔切面聲像圖，觀察心室腔的內膜面是否清晰。在胸骨旁左室長軸切面，取樣線置于二尖瓣腱索水平，引出M型曲線并進行測量。所有超聲測值均取3個心動周期的平均值。超聲測定的指標包括 ：① 舒張末期左室后壁厚度（LVPWDd）和舒張末期室間隔厚度（IVSDd）；② 左室舒張末期內徑（LVEDd）和收縮末期內徑（LVESd）；③左室后壁厚度（LVPWSd）和室間隔收縮期厚度（IVSSd）；④ 采用心臟功能測定軟件包計算射血分數（EF）、短軸縮短率（FS）、 左室重量（LVM）、 左室重量與體質量之比（LVM/ BM）；⑤ 于心尖四腔心切面 DTI模式下，調整室壁長軸方向與聲束方向平行，獲得后間隔處二尖瓣環運動頻譜，測量收縮期運動速度（Sm）、 二尖瓣環舒張早期運動速度（Em）、二尖瓣環舒張晚期運動速度（Am），計算 Em/Am。

1.3 尸解測量

大鼠超聲測定后，采用 10%KCl心內注射處死，開胸，迅速取出心臟，剪去兩心房、右心室及所有大血管，僅保留左心室，濾紙吸取血液，電子天平稱量左室重量。

1.4 組織病理學檢查

左室稱重后留取左室心肌組織行HE染色。

1.5 統計學處理

使用 SPSS 13.0 軟件進行統計學分析。計量資料采用均值 ± 標準差（x-±s）表示。若方差齊， 組間比較采用 t檢驗；若方差不齊，則組間比較采用矯正的t檢驗。將超聲測定的 LVM 與尸檢檢測結果進行相關性分析，以 P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 模型組與正常組大鼠一般狀態比較

模型2月組與正常組大鼠的體質量比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；之后模型組大鼠體質量增長緩慢，模型4月組較正常組大鼠體質量減低，兩組之間相比較差異無統計學意義（P＞0.05）；模型 6 月組較正常組大鼠體質量明顯減低， 兩組之間相比較差異有統計學意義（P＜0.05），見表 1。正常組大鼠全部存活，正常組與模型 2月組大鼠皮毛光滑，行動靈活；模型4月組大鼠表現為精神稍差，飲食尚可，毛發略欠光澤； 模型 6 月組大鼠表現為進食減少，精神萎靡，鼠毛光澤度差，活動減少。模型組大鼠除超聲檢查后猝死外，非正常死亡6只。死亡原因分析：喂養至4月時死亡2只，其中麻醉意外死亡1只，灌胃造成窒息死亡 1 只； 喂養至 6 月時死亡 4 只，其中麻醉過量死亡 1 只，急性肺水腫死亡2只，室顫死亡1只。

表1 模型組與正常組大鼠體質量比較

表1 模型組與正常組大鼠體質量比較

注：★與正常組相比較，P＜0．05。

實驗初始 2月 4月 6月正常組 1 9 7．3 0 ± 1 1．2 9 2 4 5．3 0 ± 2 0．6 3 2 9 1．7 0 ± 1 6．6 9 3 6 6．3 0 ± 3 0．7 0模型組 1 9 7．8 3 ± 9．8 1 2 6 2．9 0 ± 4 3．5 7 2 8 7．3 0 ± 3 9．5 2 3 3 1．5 5 ± 1 9．1 5★

2.2 超聲檢測結果2.2.1 超聲測定的LVM與尸檢檢測結果的相關性分析

將正常組大鼠超聲測定的 LVM與尸解測值進行直線回歸分析 ：y=-0.058+1.104x。超聲測定的 LVM 與尸檢檢測結果相關性良好，r=0.84，P＜0.05。

2.2.2 模型組與正常組大鼠心臟形態及功能的比較

模型2月組與正常組大鼠心臟形態學及功能學指標比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。與正常組相比，模 型 4 月 組 大 鼠 心 臟 LVPWDd 與 IVSDd 增 厚，LVEDd、LVM、LVM/BM 增 大， 多 普 勒 組 織 成 像 測 Em 降 低、Em/ Am 降低且＜1，差異均有統計學意義（P＜0.05）；此時模型 4 月組大鼠 EF、FS 均位于正常范圍，與正常組相比，差異無統計學意義（P＞0.05）。模型組 6 月組大鼠 LVPWDd與 IVSDd 明顯變薄、LVEDd 明顯增大，LVM、LVM/BM 增大 ；EF、FS 減低，Em 降低、Em/Am＜1，上述指標與正常組相比，差異有統計學意義（P＜0.05）。動態觀察模型組大鼠心臟結構和功能的變化：模型4月組與模型2月組相比，LVPWDd、LVEDd、LVM 增 大（P＜0.01），IVSDd、LVM/ BM 同樣增大（P＜0.05）；模型 6 月組與模型 4 月組相比，LVPWDd、IVSDd 減小（P＜0.01），LVEDd 增大、LVM/BM 減小（P＜0.05）；模型 4 月組與模型 2 月組相比，EF、FS 無明顯差異；模型 6 月組與模型 4 月組相比較，EF、FS 明顯減低（P＜0.01）；模型 4 月組與模型 2 月組相比，Em 減小（P＜0.01）；Em/Am 降低且＜1 ；模型 6 月組 Em 繼續減小，與模型 4 月組相比（P＜0.05），同樣存在 Em/Am＜1。模型組和正常組各測值，見表 2～3。模型組和正常組大鼠的超聲心動圖，見圖 1～4。

2.2.3 病理結果

正常組大鼠心肌HE染色顯示：細胞大小正常，胞質均勻，心肌細胞排列規整，肌纖維排列整齊，密度正常，間質血管無改變，提示為正常大鼠心肌。模型2月組大鼠心肌HE染色顯示：與正常組大鼠相同，提示大鼠心肌未見明顯異常。模型4月組大鼠心肌HE染色顯示：心肌細胞數量減少，細胞不均勻肥大、變形，心肌組織有新舊不等局灶性炎癥改變，部分區域心肌纖維萎縮，心肌間質纖維化，與人類亞臨床期 ACM 病理改變相符（圖 5）。模型 6月組大鼠心肌HE染色顯示：心肌細胞肥大伴彌漫性退行性變、纖維化，心肌細胞胞核皺縮變小，心肌間質及血管周圍組織纖維化，脂肪大量堆積，與人類臨床期 ACM病理改變相符（圖 6）。

表2 模型組與正常組大鼠心臟超聲形態學測值比較

表2 模型組與正常組大鼠心臟超聲形態學測值比較

注：★與正常組相比較P＜0．05，★★與正常組相比較P＜0．01，a與模型2月組相比較P＜0．05，b與模型2月組相比較P＜0．01；c與模型4月組相比較P＜0．05，d與模型4月組相比較P＜0．01。

組別 L V P W D d（m m） I V S D d（m m） L V E D d（m m） L V M（g） L V M / B M（m g / g）正常組（2月） 1．5 6 ± 0．0 7 1．5 1 ± 0．0 9 6．1 2 ± 0．2 9 1．0 4 ± 0．0 5 4．2 6 ± 0．3 2模型2月組 1．5 1 ± 0．1 3 1．5 0 ± 0．0 9 6．4 8 ± 0．4 7 1．0 2 ± 0．0 7 3．9 6 ± 0．6 9正常組（4月） 1．5 1 ± 0．1 0 1．5 0 ± 0．0 8 6．3 4 ± 0．4 2 1．0 2 ± 0．0 8 3．5 0 ± 0．2 8模型4月組 1．7 6 ± 0．1 4★★b 1．6 2 ± 0．0 4★a 6．7 9 ± 0．1 8★★b 1．1 3 ± 0．0 6★b 4．0 2 ± 0．5 8★a正常組（6月） 1．5 6 ± 0．1 1 1．5 8 ± 0．1 2 6．5 8 ± 0．4 4 1．0 8 ± 0．0 6 2．9 6 ± 0．3 6模型6月組 1．3 6 ± 0．1 5★★d 1．3 8 ± 0．1 5★★d 7．0 9 ± 0．3 2★★c 1．1 4 ± 0．1 0★★ 3．4 5 ± 0．3 6★★c

表3 模型組與正常組大鼠心臟超聲功能學測值比較

表3 模型組與正常組大鼠心臟超聲功能學測值比較

注：★與正常組相比較P＜0．05，★★與正常組相比較P＜0．01，a與模型2月組相比較P＜0．05，b與模型2月組相比較P＜0．01；c與模型4月組相比較P＜0．01，d與模型4月組相比較P＜0．05。

組別 E F（%） F S（%） E m（c m / s） A m（c m / s） E m / A m正常組（2月） 7 1．6 8 ± 5．6 7 3 5．6 3 ± 4．3 0 4．8 6 ± 0．7 2 3．5 2 ± 0．7 0 1．4 1 ± 0．4 5模型2月組 5 6．1 6 ± 1 1．9 4 2 3．9 8 ± 5．8 0 4．5 4 ± 0．4 9 3．5 4 ± 0．4 4 1．3 9 ± 0．1 3正常組（4月） 7 1．1 2 ± 5．5 3 3 5．6 3 ± 4．3 0 4．4 6 ± 0．5 1 3．2 9 ± 0．4 7 1．3 9 ± 0．1 2模型4月組 7 2．5 8 ± 6．1 1 3 7．2 2 ± 4．5 5 3．8 6 ± 0．5 5★b 3．9 9 ± 1．0 0 0．8 6 ± 0．2 0★★a正常組（6月） 7 1．6 8 ± 5．6 8 3 5．6 3 ± 4．3 0 4．5 8 ± 0．5 3 3．4 8 ± 0．5 7 1．3 3 ± 0．1 4模型6月組 5 6．1 6 ± 1 1．9 4★★c 2 3．9 8 ± 5．8 0★★c 3．0 8 ± 0．7 3★★d 3．3 8 ± 0．4 2 0．9 2 ± 0．2 0★★c

圖1 正常大鼠胸骨旁左室長軸圖

圖2 模型2月組大鼠心尖四腔心圖

圖3 模型4月組大鼠左室長軸圖

圖4 模型6月組大鼠心尖四腔心圖

圖5 模型4月組大鼠心肌HE染色

圖6 模型6月組大鼠心肌HE染色

3 討論

ACM 屬于繼發性擴張性心肌病，發病與遺傳因素、年齡、酒精的耐受以及每日攝入的酒精量及持續時間等均有關系[3]。已有研究表明，酒精對心臟的毒性作用是可逆的，停止酒精攝入可阻止心肌進一步損害[4-5]。

本研究中，模型2月組大鼠一般狀態、心肌病理結果均顯示無異常，室壁厚度及心腔大小與正常組無明顯差異，說明小劑量、短期內的飲酒對大鼠心臟沒有造成損害。模型4月組大鼠一般狀態尚可，體質量繼續增加；隨著飲酒時間及飲酒劑量的增加， 心肌細胞發生肥大、細胞間質增生、纖維化等改變，其超聲心動圖與正常組及模型2月組相比，表現為心肌發生肥厚、左室腔輕度擴大；多普勒成像提示心臟收縮功能正常，舒張功能障礙；此時心肌HE染色與人類 ACM 亞臨床期改變相符。模型 6月組大鼠體質量較正常組明顯減低，大鼠一般狀態差；超聲心動圖與正常組及模型 4 月組相比，提示大鼠左室壁變薄、左室腔擴大、收縮功能減低、舒張功能障礙；此時心肌 HE染色與 ACM臨床期改變相符。

動態觀察模型組大鼠心臟結構和功能的變化，可以發現，隨著飲酒時間的延長以及飲酒累積量的增加，大鼠室間隔與左室后壁由增厚到變薄，左室腔逐漸增大。大鼠心臟收縮功能逐漸降低，舒張功能障礙于左室肥厚時出現，隨時間延長逐漸加重。大鼠于飲酒4月出現亞臨床期 ACM改變，至飲酒 6月出現臨床期 ACM 改變。大鼠的一般狀態與心臟結構和功能的改變相符合。同時大鼠模型組各個發展階段的病理提示與人類 ACM 的病理改變類似。大鼠酒精性心肌病模型發展過程與人類類似，符合人類發展過程，進一步說明大鼠酒精性心肌病模型建立成功。同時，超聲測量的 LVM 與尸檢檢測結果高度相關（r=0.84，P＜0.05），并與文獻報道[6]相一致。本實驗再次提示，二維超聲能夠準確測量 ACM 大鼠室壁厚度、心腔大小和心室重量等參數。

心肌肥厚是亞臨床期酒精性心肌病的一個突出表現[7]，形成原因不是受壓力負荷的影響，而是由于乙醇干擾了細胞的正常代謝，導致心肌細胞肥大、脂肪堆積、心肌排列紊亂，壞死細胞內大量氣泡形成，以及出現不同程度的間質纖維化[8]。據報道[9]，心肌肥厚程度與酒精攝入總量呈正相關。酒精4月組大鼠左室肥厚是酒精毒性導致損傷的累積效應。

心室重構、酒精及其代謝產物對心肌細胞的毒性效應致使心室舒張功能障礙。Em、Em/Am 是多普勒組織成像判 斷 舒 張 功 能 障 礙 的 敏 感 指 標[10]， 模 型 4 月 組 Em 降 低、Em/Am 降 低 且＜1， 與 正 常 對 照 組 間 存 在 顯 著 性 差 異（P＜0.01），說明 DTI可以敏感、準確地提示亞臨床期 ACM舒張功能障礙。二尖瓣口血流頻譜 E/A 比值是評價左室舒張功能的傳統方法，但該指標在左室充盈度輕度減低時較敏感，當舒張功能障礙進一步加重時，可出現“假性正常化”現象，掩蓋左室舒張功能異常[11]。此外，該指標還受到年齡、心率、左室負荷狀態和心肌收縮等多種因素的影響[12]。大鼠心率較快，可達 320～490 次 /min，部分大鼠二尖瓣口血流顯示為單峰。DTI是一項以分析心室壁運動為主要內容的技術，與血流頻譜多普勒相比，其測量的是低速高振幅的多普勒信號，速度分辨率高[13]。在評價舒張功能時 DTI不受心臟前后負荷的影響，相對獨立穩定，且不會出現血流多普勒常見的假性正常化現象[14]。本實驗中，利用 DTI可清晰地顯示二尖瓣環的運動情況。

大鼠體積小、胸壁薄、前胸壁隆起，而線陣探頭過長、不易放置，因此不是所有大鼠都能顯示滿意的心尖四腔心切面，這就會導致左室側壁處二尖瓣環運動測量受限。根據報道，后間隔處二尖瓣環運動曲線顯示雙峰，左室側壁二尖瓣環運動曲線常為單峰[15]，故本實驗選擇后間隔處測量二尖瓣環運動來評價大鼠心臟舒張功能。

本實驗建立的大鼠酒精性心肌病模型與人類酒精性心肌病發病過程類似，病理證實模型建立成功。利用高頻超聲聯合 DTI對大鼠的心臟結構和功能進行動態檢測，超聲檢測結果與病理結果相符合，與尸檢結果高度相關，說明超聲心動圖能對ACM 大鼠的心臟結構及功能作出準確、動態、無創的判斷，可成為今后動態觀察大鼠心血管疾病的一種檢查方法。

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Evaluation of Cardiac Structure and Function of Rats with Alcoholic Cardiomyopathy by Echocardiography

YAN Jun1, ZHENG Min2, ZHU Fang-fang2, BAI Shu-rong1
1. Department of Ultrasound, The People’s Hospital of Hulunbuir, Hulunbuir Inner Mongolia 021008, China; 2. Department of Ultrasound, The First Aff i liated Hospital of Harbin Medical University, Harbin Heilongjiang 150001, China

ObjectiveTo explore the application value of echocardiography in evaluating cardiac structure and function of rats with alcoholic cardiomyopathy (ACM).Methods45 male Wistar rats were randomly divided into normal group (n=10) and ACM group (n=35). ACM group were divided into 2-month group (n=10), 4-month group (n=12) and 6-month group (n=13). Rats from ACM group were gavaged with alcohol, and then let them drink alcohol at will, while rats from normal group were gavaged with saline at the same time with the same dose. Then rats from 2-month group, 4-month group and 6-month group were examined by echocardiography, and the results were compared with that of normal group. All the rats were killed after examination. Heart tissues of those dead rats were took out for pathological examination, and the results of ultrasound examination and pathological examination were compared.ResultsThere was no significant difference between rats from 2-month group and normal group. Compared with the normal group, LVPWDd, IVSDd, LVEDd, LVM and LVM/BM of rats from 4-month group increased, while Em and Em/Am decreased, the differences were all signif i cant (P＜0.05). Compared with the normal group, LVPWDd, IVSDd, EF, FS, Em, and Em/Am of rats from 6-month group decreased, while LVM, LVM/BM and LVEDd increased, which were of significant difference (P＜0.05). The LVM measured by ultrasound was closely related to autopsy results (r=0.84，P＜0.05). According to pathological results, the HE staining in 2-month ACM rats and normal rats were normal, while that of 4-month ACM rats and 6-month ACM rats were respectively in accordance with the subclinical and clinical period of ACM.ConclusionEchocardiography can be used in the quantitative and dynamical evaluation of the cardiac structure and function of rats with ACM.

echocardiography; alcohol hypertrophic cardiomyopathy; Wistar rat

R540.4；R541

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.12.056

1674-1633(2014)12-0163-04

2014-07-03

2014-08-19

鄭敏，主任醫師。

通訊作者郵箱：81664142@qq．com