小鼠心肌梗死6 h冠脈血流變化及其與心肌梗死面積的關(guān)系

·基礎(chǔ)研究·

小鼠心肌梗死6 h冠脈血流變化及其與心肌梗死面積的關(guān)系

蘇瑞娟1，陳濤1，張俊蒙2，楊婭2

(1 北京積水潭醫(yī)院，北京100028； 2首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院)

摘要：目的探討左冠狀動(dòng)脈前降支結(jié)扎6 h時(shí)小鼠左冠狀動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)變化及其與心肌梗死面積的關(guān)系。方法選取8～12周齡雄性C57BL/6小鼠21只，隨機(jī)分為偽手術(shù)組(S組)、低位結(jié)扎組(L組)和高位結(jié)扎組(H組)各7只，后兩組分別在冠狀動(dòng)脈左前降支低位和高位實(shí)施結(jié)扎術(shù)。術(shù)后6 h用超聲生物顯微鏡檢查并測(cè)量左冠狀動(dòng)脈舒張期峰值流速(Vd)、平均速度(Vmean)和速度時(shí)間積分(VTI) 等血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)。術(shù)后12 h處死實(shí)驗(yàn)鼠，采用病理學(xué)方法測(cè)量心肌梗死面積(IS)。結(jié)果結(jié)扎左冠狀動(dòng)脈前降支6 h后，S組與L組或H組比較Vd及Vmean均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均<0.05)，三組間VTI比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。手術(shù)后12 h，S、L、H組IS 分別為(1.77±0.60)%、(38.88±7.97)%、(58.50±6.24)%，組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。左冠狀動(dòng)脈血流Vmean及VTI與IS呈負(fù)相關(guān)( r分別為-0.681、-0.649，P均< 0.01)。結(jié)論 小鼠心肌梗死6 h冠狀動(dòng)脈血流參數(shù)變化與心肌梗死面積大小有關(guān)。

關(guān)鍵詞：心肌梗死，急性；心肌梗死面積；冠狀動(dòng)脈血流；超聲生物顯微鏡

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.41.008

中圖分類號(hào)：R542.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-266X(2015)41-0023-03

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金課題 (81171351)；首都臨床特色應(yīng)用研究(Z121107001012142)。

收稿日期：(2015-09-16)

通信作者：楊婭

急性心肌梗死是嚴(yán)重威脅人類健康的重要疾病，對(duì)其早期診斷和治療十分重要[1]。目前，超聲心動(dòng)圖廣泛應(yīng)用于急性心肌梗死患者室壁運(yùn)動(dòng)幅度、射血分?jǐn)?shù)、左室短軸縮短率、心臟功能指數(shù)的評(píng)價(jià)[2,3]，室壁應(yīng)變和斑點(diǎn)追蹤技術(shù)也逐步應(yīng)用于心肌梗死面積的評(píng)估[4,5]。但總體而言，上述技術(shù)對(duì)急性心肌梗死的早期診斷和治療評(píng)估尚不盡如人意[6,7]。2012年6月～2013年7月，本研究通過結(jié)扎小鼠左冠狀動(dòng)脈前降支制作急性心肌梗死模型，利用超聲生物顯微鏡 (UBM) 成像與病理相對(duì)照，分析急性心肌梗死后6 h小鼠冠狀動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化及其與心肌梗死面積(IS)的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組8~12周齡C57BL/6背景的野生型雄性小鼠21只，體質(zhì)量19～22克(均購(gòu)自北京大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心),隨機(jī)分為左冠狀動(dòng)脈前降支高位結(jié)扎組(H組)、左冠狀動(dòng)脈前降支低位結(jié)扎組(L組)、偽手術(shù)操作組(S組)，每組7只。實(shí)驗(yàn)及操作人員均具備動(dòng)物實(shí)驗(yàn)上崗證。

1.2急性心肌梗死模型制作將小鼠放置在氣體麻醉誘導(dǎo)箱內(nèi)，通入4%的異氟烷誘導(dǎo)麻醉，然后置于手術(shù)架上，固定四肢，經(jīng)鼻吸入1.5%的異氟烷維持麻醉狀態(tài)。手術(shù)參照Gao等[8]的快速小鼠心肌梗死制作方法：去除小鼠左胸毛發(fā)，剪開長(zhǎng)約1.2 cm皮膚切口，將縫線穿過切口皮膚做縫合前狀態(tài)，用手術(shù)鉗分離肋間肌肉，暴露心臟，用手?jǐn)D壓將小鼠心臟擠出胸腔，尋找左冠狀動(dòng)脈前降支，用手術(shù)針引線結(jié)扎前降支。H組結(jié)扎部位位于心臟大靜脈與左冠狀動(dòng)脈前降支交叉點(diǎn)上方2～3 mm，L組結(jié)扎部位位于心臟大靜脈與左冠狀動(dòng)脈前降支交叉點(diǎn)上方，無需開胸及氣管插管。S組無前降支結(jié)扎，余步驟同H組、L組。

1.3UBM檢測(cè)采用加拿大Visualsonics公司的Vevo 770小動(dòng)物高分辨率超聲成像系統(tǒng)，探頭頻率為30 MHz，掃查深度12 mm。超聲檢查前先對(duì)小鼠進(jìn)行氣體吸入性全身麻醉(1.5%異氟烷持續(xù)吸入)，剃除前胸鼠毛并用脫毛膏再次清潔。將小鼠仰臥位固定于恒溫檢查臺(tái)，溫度保持39 ℃，固定四肢并連接電極，同步記錄小鼠心電、呼吸等生理參數(shù)，心率維持在300～400次/min，心率穩(wěn)定1 min后開始進(jìn)行超聲檢查。結(jié)扎小鼠左冠狀動(dòng)脈前降支6 h后，用UBM進(jìn)行左冠狀動(dòng)脈主干(起始處1 mm內(nèi))血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)。首先顯示心臟左室長(zhǎng)軸切面，并顯示主動(dòng)脈根部的主動(dòng)脈瓣環(huán)，而后將探頭向左外側(cè)輕微傾斜，使用UBM彩色多普勒技術(shù)作為引導(dǎo)，顯示左冠狀動(dòng)脈主干；微調(diào)探頭，至冠狀動(dòng)脈顯示最清晰之切面，固定探頭，將多普勒取樣框放置于左冠狀動(dòng)脈主干，取樣0.25 mm，調(diào)整角度，將取樣線角度與左冠狀動(dòng)脈血流方向一致，獲得清晰的至少連續(xù)3個(gè)以上的冠狀動(dòng)脈血流頻譜，凍結(jié)并存儲(chǔ)。儲(chǔ)存圖像使用圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行脫機(jī)分析，分別測(cè)量左冠狀動(dòng)脈血流頻譜的最大流速(Vd)、平均流速(Vmean)及速度時(shí)間積分(VTI)，每個(gè)指標(biāo)測(cè)量3次，取平均值。實(shí)驗(yàn)小鼠檢查前均為隨機(jī)編號(hào)，兩個(gè)操作者盲法對(duì)圖像進(jìn)行分析和測(cè)量。

1.4病理學(xué)測(cè)量IS 實(shí)驗(yàn)小鼠手術(shù)后12 h處死，取心臟標(biāo)本行2, 3, 5-氯化三苯基四氮唑染色，并切片測(cè)量IS，方法參考Yuan 等[9]文獻(xiàn)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以±s表示，多組間比較采用方差分析，不同組間參數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；小鼠IS與冠狀動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)間的相關(guān)性使用直線相關(guān)分析。P<0.05為差異統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1三組血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)比較結(jié)扎小鼠左冠狀動(dòng)脈前降支6 h后，S組與L組、H組比較，Vd及Vmean均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均<0.05),三組間VTI比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。L組與H組比較Vd及Vmean均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均>0.05)。見表1。

表1　三組血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)比較( ± s)

表1　三組血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)比較( ± s)

組別nVd(mm/s)Vmean(mm/s)VTI(mm)S組7328.08±29.93*189.69±16.06*24.41±1.87*L組7286.52±34.51165.86±18.2422.08±1.95H組7291.14±28.77155.90±10.9619.97±1.36

注：與L組、H組比較，*P<0.05；三組VTI比較，P<0.05。

2.2三組IS比較 手術(shù)后12 h，S、L、H組IS 分別為(1.77±0.60)%、(38.88±7.97)%、(58.50±6.24)%，組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

2.3 IS與冠狀動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)相關(guān)性分析結(jié)扎小鼠左冠狀動(dòng)脈前降支6 h后，UBM測(cè)得的左冠狀動(dòng)脈血流Vmean及VTI均與IS呈負(fù)相關(guān)(r分別為-0.681、-0.649 ，P均< 0.01)。Vd與IS無相關(guān)關(guān)系(r=-0.429,P=0.053)。見圖1。

注：A為Vd與IS相關(guān)分析圖；B為Vmean與IS相關(guān)分析圖；C為VTI與IS相關(guān)分析圖。

圖1左冠狀動(dòng)脈血流參數(shù)與病理學(xué)測(cè)量小鼠IS的相關(guān)性

3討論

本研究使用快速心肌梗死模型的制備方法，無需開胸、氣管插管，手術(shù)時(shí)間短，1～1.5 min即可完成，與其他研究相比，更接近臨床上心肌梗死的病理生理過程[10]。本文研究結(jié)果顯示，前降支結(jié)扎6 h后，左冠狀動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)與沒有結(jié)扎前降支的S組小鼠相比，H組和L組小鼠冠狀動(dòng)脈血流速度均有降低。其主要原因可能是：兩條冠狀動(dòng)脈均起源于主動(dòng)脈的根部，主動(dòng)脈管腔內(nèi)的血壓高于冠狀動(dòng)脈，從而決定了冠狀動(dòng)脈的血流在收縮期和舒張期均持續(xù)灌注；而舒張期隨著心肌的松弛，冠狀動(dòng)脈系統(tǒng)管腔內(nèi)壓力減低，與主動(dòng)脈管腔內(nèi)的壓差增至最大，故此時(shí)灌注速度最大，因此UBM測(cè)量的Vd出現(xiàn)在舒張期。前降支結(jié)扎后，結(jié)扎部位遠(yuǎn)端的冠狀動(dòng)脈血管在舒張期的低壓效力無法傳導(dǎo)至結(jié)扎點(diǎn)的上游管腔，即左冠狀動(dòng)脈主干，導(dǎo)致在舒張期左冠狀動(dòng)脈主干的Vd降低。

有報(bào)道認(rèn)為，冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備在評(píng)估冠狀動(dòng)脈狀況及估測(cè)小鼠心肌梗死面積方面很有優(yōu)勢(shì)[15]。但本研究結(jié)果顯示，小鼠左冠狀動(dòng)脈前降支結(jié)扎部位不同而引起的IS存在差異時(shí)，冠狀動(dòng)脈的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)出現(xiàn)變化，且與IS具有良好的相關(guān)性。本動(dòng)物模型亦更貼近臨床心肌梗死的病理生理過程，如果能在臨床工作中逐漸建立冠狀動(dòng)脈的各項(xiàng)血流參數(shù)的參考值，在急性左冠狀動(dòng)脈梗死患者發(fā)病6 h內(nèi)即可通過對(duì)冠狀動(dòng)脈血流參數(shù)的監(jiān)測(cè)來判斷、評(píng)估心肌梗死的有無及梗死面積的大小，其臨床意義和價(jià)值不言而喻。

參考文獻(xiàn)：

[1] Jiang YX, Jing LD, Jia YH. Clinical characteristics and risk factors of left ventricular thrombus after acute myocardial infarction: a matched case-control study[J]. Chin Med J (Engl), 2015,128(18):2415-2419.

[2] Benavides-Vallve C, Corbacho D, Iglesias-Garcia O, et al. New strategies for echocardiographic evaluation of left ventricular function in a mouse model of long-term myocardial infarction[J]. PLoS One, 2012,7(7):e41691.

[3] Kanno S, Lerner DL, Schuessler RB, et al. Echocardiographic evaluation of ventricular remodeling in a mouse model of myocardial infarction[J]. J Am Soc Echocardiograph, 2002,15(6):601-609.

[4] Bauer M, Cheng S, Jain M, et al. Echocardiographic speckle-tracking based strain imaging for rapid cardiovascular phenotyping in mice[J]. Circ Res, 2011,108(8):908-916.

[5] Liao SS, Ruan QY, Lin MY, et al. Value of segmental myocardial strain by 2-dimensional strain echocardiography for assessment of scar area induced in a rat model of myocardial infarction[J]. Cardiovasc Ultrasound, 2012,10(17):17-25.

[6] Scherrer-Crosbie M, Steudel W, Hunziker PR, et al. Three-dimensional echocardiographic assessment of left ventricular wall motion abnormalities in mouse myocardial infarction[J]. J Am Soc Echocardiogr, 1999,12(10):834-840.

[7] Zhang Y, Takagawa J, Sievers RE, et al. Validation of the wall motion score and myocardial performance indexes as novel techniques to assess cardiac function in mice after myocardial infarction[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2007,292(2):1187-1192.

[8] Gao E, Lei YH, Shang X, et al. A novel and efficient model of coronary artery ligation and myocardial infarction in the mouse[J].Circ Res, 2010,107(12):1445-1453.

[9] Yuan LJ, Wang T, Kahn ML,et al. High-resolution echocardiographic assessment of infarct size and cardiac function in mice with myocardial infarction[J]. J Am Soc Echocardiogr, 2011,24(2):219-226.

[10] Wu J, You J, Jiang G, et al. Noninvasive estimation of infarct size in a mouse model of myocardial infarction by echocardiographic coronary perfusion[J]. J Ultrasound Med, 2012,31(7):1111-1121.

[11] Silva CD, Pedro F, Deister L, et al. Two-dimensional color Doppler echo-cardiography for left ventricular stroke volume assessment: a comparison study with three-dimensional echocardiography[J]. Echocardiography, 2012,29(7):766-772.

[12] Su RJ, Zhang JM, Li RJ, et al. Ultrasound bio-microscopy for measurement of coronary artery flow and estimation of infarct size in a mouse model of acute myocardial infarction[J]. Ultrasound Med Biol, 2013, 39(11):2044-2052.

[13] Rottman JN, Ni G, Khoo M, et al. Temporal changes in ventricular function assessed echocardio graphically in conscious and anesthetized mice[J]. J Am Soc Echocardiogr, 2003,16(11):1150-1157.

[14] Wu J, Bu L, Gong H, et al. Effects of heart rate and anesthetic timing on high-resolution echocardiographic assessment under isoflurane anesthesia in mice[J]. J Ultrasound Med, 2010,29(12):1771-1778.

[15] Hartley CJ, Reddy AK, Madala S, et al. Effects of isoflurane on coronary blood flow velocity in young, old and ApoE(-/-) mice measured by Doppler ultrasound[J]. Ultrasound Med Biol, 2007,33(4):512-521.