縮短分數、等容收縮時間等超聲指標對異丙腎上腺素誘導的大鼠心肌損傷診斷價值研究

趙秀娟，雷曉慧

(1.西北婦女兒童醫院醫學超聲中心,陜西 西安 710061;2.新長安婦產醫院超聲科,陜西 西安 710016)

心力衰竭(Heart failure,HF)是指各種原因所致心輸出量不能滿足機體代謝需要，是一種表現為神經內分泌激活、心功能受損、全身血流分布異常、循環障礙為主的綜合征。心力衰竭是許多心血管疾病終末期的共同通路，也是60歲以上老年人最主要的死亡原因[1-2]。心力衰竭的發病機制還不明確，動物模型分析是當前一個重要的研究途徑[3]。特別是異丙腎上腺素誘導的心肌損傷大鼠是一個穩定、可靠的心力衰竭模型，可反映大鼠的心功能變化情況[4]。心功能是評價心力衰竭程度的重要指標，但是有創獲得血流動力學指標的方法具有一定的不足，應用的可重復性比較低[5]。超聲是臨床上常用的檢查心臟結構與功能的重要方法，具有直觀、無創、連續、準確等特點，可有效評價心臟的收縮與舒張功能[6-7]。特別是通過實時超聲可觀察到大鼠心臟解剖結構，也能夠通過測量左心室跨壁各層心肌的形變，評價心肌的力學功能情況，從而在整體上評價大鼠心臟的功能情況[8-9]。本研究建立了異丙腎上腺素誘導的心肌損傷大鼠模型，并采用縮短分數(Fraction shortening，FS)、等容收縮時間(Iso volumetric contraction time，IVCT)等超聲指標評價了該模型大鼠的心功能狀況，希望明確超聲對心力衰竭大鼠心功能評價的可行性，現總結報告如下。

1 材料與方法

1.1 主要實驗材料 清潔級雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠(體重200～220 g，n=48)購自南京君科生物工程有限公司，在本院實驗動物中心進行飼養(檢證字號282422)。所有大鼠分籠飼養，每籠4～6只，實驗環境：室溫20～24 ℃，相對濕度45%～65%。大鼠飼養于安靜、有良好通風和空氣過濾系統的環境中，飼養過程中使用無菌飲用水及標準嚙齒類動物飼料，每2 d更換籠具、墊料，水與飼料由大鼠隨意攝取。本次實驗已取得動物實驗倫理委員會的允許，并嚴格按照國際動物保護協會規定進行操作。肌酸激酶(CK)、乳酸脫氫酶(LDH)測定試劑盒均購自南京建成生物制品研究所，異丙腎上腺素購自上海禾豐制藥有限公司，戊巴比妥鈉購自上海化學試劑公司，彩色多普勒超聲診斷儀為GE Vivid E95型(探頭為12 s型，超聲波發射頻率為12 MHz)。

1.2 大鼠分組與建模 將大鼠隨機平分為兩組：模型組與對照組，在適應性喂養2周后進行建模。建模過程：模型組大鼠背部皮下注射3 ml/(kg·d)異丙腎上腺素，對照組大鼠皮下注射等量的蒸餾水。1次/d，持續7 d。

1.3 觀察指標 ①每日觀察大鼠的皮毛、飲食、呼吸頻率、活動與精神狀況。②在建模前、建模第7天測定大鼠的體重。③在建模前、建模第7天采用超聲評價大鼠心功能，過程：采用水合氯醛溶液腹腔注射麻醉大鼠并固定，使用超聲探頭對大鼠心臟進行掃查，合理調整探頭，以可以清晰的顯示大鼠胸骨旁左心室乳頭肌短軸切面為準。在左心長軸切面上測量并記錄大鼠心臟的FS與IVCT等指標。④在建模第7天與第14天每組各處死12只大鼠，沿著大鼠的劍突下肋緣水平剪開腹壁，在下腔靜脈內取血1 ml，4 ℃冰箱放置30 min后，4000 r/min離心4 min，取上層血清，采用全自動生化儀分析檢測血清CK與LDH含量。⑤取處死大鼠的心肌組織，制成病理組織，在光鏡下進行病理形態評分。0分：肌纖維排列整齊，橫紋清晰，無細胞腫脹；1分：心肌細胞混濁腫脹，間質水腫，部分心肌可見少量散在點狀凝固性壞死；2分：心肌壞死呈局灶性分布，灶間無連接；3分：心肌呈廣泛的片狀壞死，部分壞死灶間相互連接；4分：可見有較多融合的大片狀壞死灶，累及心壁全層。

2 結 果

2.1 兩組大鼠建模前后體重比較 所有大鼠都存活，對照組大鼠生長狀態良好，飲食及活動正常。模型組大鼠表現為活動能力下降、精神狀態差、脫毛、呼吸加快、光澤減退等。兩組大鼠建模第7天的體重高于建模前(P<0.05)，模型組低于對照組(P<0.05)。見表1。

表1 兩組大鼠建模前后體重比較(g)

2.2 兩組大鼠建模前后FS、IVCT比較 模型組建模第7天的FS、IVCT低于建模前(均P<0.05)，也低于對照組(均P<0.05)，對照組建模前后FS、IVCT對比差異無統計學意義(均P>0.05)，見表2。

表2 兩組大鼠建模前后FS、IVCT比較

2.3 兩組大鼠建模不同時間點的血清CK、LDH水平比較 模型組建模第7天與第14天的血清CK、LDH水平都高于對照組(均P<0.05)，見表3。

表3 兩組大鼠建模不同時間點的血清CK、LDH水平比較

2.4 兩組大鼠建模不同時間點的心肌組織病理評分比較 模型組建模第7天與第14天的心肌組織病理評分都高于對照組(P<0.05),見表4(圖1)。

圖1 兩組大鼠建模不同時間點的心肌組織病理染色情況(HE染色，×400)

表4 兩組大鼠建模不同時間點的心肌組織病理評分比較(分)

2.5 FS、IVCT與其他指標的相關性 在建模第7天，Pearson分析顯示FS、IVCT與CK、LDH、心肌組織病理評分存在相關性(均P<0.05)，見表5。

表5 FS、IVCT與其他指標的相關性

3 討 論

心力衰竭為各種心臟疾病的終末階段，伴隨有血流動力學負荷過重、大量炎性因子釋放、心臟細胞受損、心室泵血和充盈功能受損等[10]。該病在臨床上多表現為乏力、水腫等癥狀，可反復發作，且病情頑固。當前對心力衰竭的治療水平顯著提高，但心力衰竭的病死率一直居高不下，5年存活率甚至低于一些惡性腫瘤，為此加強其早期診斷具有重要價值[11]。目前建立心力衰竭模型的方法很多，異丙腎上腺素可增加心輸出量，改善周圍組織的血流灌注，使心室發生重構，導致心肌損傷，是一個成熟的心力衰竭動物模型[12-13]。本研究顯示兩組大鼠建模第7天的體重高于建模前(P<0.05)，模型組低于對照組(P<0.05)；模型組建模第7天與第14天的心肌組織病理評分都高于對照組(P<0.05)，表明異丙腎上腺素誘導的心肌損傷大鼠模型建模成功。

心力衰竭的發生與發展是一種復雜的病理生理過程，在該過程中，心臟不能泵出足夠的血液以滿足組織代謝的需要，主要伴隨有心排血量下降與血流動力學障礙。特別是血流動力學異常可激活神經內分泌系統，可直接損害心肌和加劇血流動力學異常[14]。超聲診斷心功能具有方便、快速、無創、可重復測量等特點，特別是能對左心室的結構和功能進行量化評價。其中二維超聲斑點追蹤成像的分層應變分析技術能夠通過測量左心室跨壁各層心肌的形變，能早期發現心肌功能的變化情況[15-16]。本研究顯示模型組建模第7天的FS、IVCT低于建模前(均P<0.05)，也低于對照組(均P<0.05)，對照組建模前后FS、IVCT對比差異無統計學意義(均P>0.05)。特別是當前其他超聲心功能指標測量的可重復性較差，因此通過動態觀察FS、IVCT指標可以動態評價心力衰竭大鼠的左室重構情況[17]。

在心力衰竭發病早期，左室游離壁的活動減弱或消失可導致左室進一步發生重構；在心力衰竭發病晚期，異常節段心肌間質纖維化及疤痕形成，導致左室進行性擴大，伴隨有心臟收縮與舒張功能減退[18]。本研究顯示模型組建模第7天與第14天的血清CK、LDH水平都高于對照組(均P<0.05)。CK、LDH是評價心力衰竭機體心肌缺血損害較客觀的指標，也是判斷細胞損傷的重要標志。心力衰竭發生后，參與正常心肌細胞功能調節和氧代謝的CK、LDH可大量釋放入血中[19-20]。本研究Pearson分析顯示心力衰竭大鼠的FS、IVCT與CK、LDH、心肌組織病理評分存在相關性(均P<0.05)。從機制上分析，異丙基腎上腺素可引起心肌損傷，造成彌漫性心肌壞死，使得CK、LDH大量釋放，引起細胞內鈣超負荷，導致大鼠出現能量代謝障礙，也使得FS、IVCT下降，從而影響大鼠的心肌收縮力，導致心臟功能惡化[21-22]。本研究也存在一定的不足，沒有分析其他超聲指標的診斷價值，也沒有進行其他模型分析，將在后續研究中進行探討。

總之，異丙腎上腺素誘導的心損傷大鼠具有很高的建模成功率，可表現為超聲FS、IVCT增加，也伴隨有心肌損傷與體重增加速率降低，FS與IVCT可有效診斷心肌損傷大鼠的心功能狀況。