伊犁馬體尺與心臟結構和功能參數的關聯性分析

彭 宣,王彤亮,2,3,鮑奕柯,姚新奎,2,3,孟 軍,2,3,王建文,2,3,祁居中,歐陽文, 阿胡·吾拉力別克,馬鈳炎,曾亞琦,2,3*

(1.新疆農業大學,烏魯木齊 830052;2.新疆馬繁育與運動生理重點實驗室,烏魯木齊 830052;3.新疆農業 大學馬產業研究院,烏魯木齊 830052;4.新疆維吾爾自治區地方國營種馬場,伊犁 835000; 5.新疆昭蘇縣伊犁種馬場伊犁馬測試調訓中心,伊犁 835000)

伊犁馬是我國著名的培育品種,是優良的乘挽兼用型,具有力速兼備,適應力強、抗病力強等特點[1-2]。心臟是機體最重要的器官之一,24 h不間斷持續工作將血液泵到全身各處,并向周圍器官提供必要的元素,如氧氣和營養物質,對血液循環系統至關重要,心臟功能關系到各類物質能否運輸至機體各部位,完成物質交換[3]。心臟超聲是用超聲波顯示心臟、血管結構的一種檢查方法,是目前臨床診斷心臟疾病患者時應用較為廣泛的一項影像學技術[4]。影響心臟功能的因素有體型結構[5]、運動[6]、生理因素[7]、病理因素[8]等。由于各品種間馬匹心臟結構存在差異[9],因此其他品種馬匹心臟結構無法完全適用于伊犁馬,然而國內對心臟結構和功能的影響因素研究鮮有報道,導致伊犁馬心臟的影響因素尚不明確。因此,研究伊犁馬體尺與心臟結構和功能參數的關聯性,對明確不同體尺伊犁馬之間心臟存在哪些差異,以及對伊犁馬心臟結構和功能的評估意義重大,同時對后期利用心臟結構和功能參數開展運動馬精準選材具有指導性作用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗所采用馬匹為新疆維吾爾自治區地方國營伊犁種馬場2歲伊犁馬30匹,其中公馬15匹,母馬15匹,飼養環境相同,健康狀況良好。

1.2 試驗設備

邁瑞M 6獸用便攜式彩色多普勒超聲系統、耦合劑、畜牧秤、測杖、卷尺。

1.3 試驗方法

用卷尺和測杖測量每匹馬的體長(body length,BL,單位為cm:肩關節大結節可觸及部分和坐骨結節可觸及部分之間的距離);胸圍(thoracic circumference,TC,單位為cm:在鬐甲稍后方,用卷尺繞胸一周的長度);體高(withers height,WH,單位為cm:馬肩隆起最高點的高度);體重(body weight, BWT,單位為kg);體表面積(body surface area,BSA,單位為m2,計算公式:BSW=0.101×BWT2/3);管圍(pipe circumference,PC,單位為cm:左前肢前臂骨上三分之一處量取水平周徑)。

試驗使用邁瑞M6獸用便攜式彩色多普勒超聲系統2.5 MHz在馬匹右胸第三到第四或者第四到第五肋骨之間進行二維(2 D)和M型成像各2次。最大成像深度為30 cm,換能器的焦點被固定在5 cm處。最大扇形角為110°。所有超聲心動圖檢查均由同一操作者進行,每個參數取2次測量結果的平均值。采集心臟舒張末期和收縮末期的B模式右胸骨旁長軸、B模式右胸骨旁左室流出道、B/M模式右胸骨旁短軸靜態及動態圖像。記錄心率區間在32～45次·min-1(beatsperminute, bpm)的不連續3個心動周期圖像,取得每個參數的平均值。在進行超聲心動圖記錄時,使用心內標志物來確定轉導器的位置,以便根據先前公布的方法獲得標準化的圖像。在右胸骨旁短軸獲得共計32個心臟維度指標(表1)。

左心室射血分數EF(%)=

(公式1);

左心室短軸縮短分數FS(%)=

(公式2);

左室心肌質量LVM(g)=1.04×

[(LVIDd+LVFWd+IVSd)3-LVIDd3]-13.6

(公式3);

每搏量SV(mL)=EDV(mL)-ESV(mL)

(公式4);

(公式5);

(公式6);

(公式7);

舒張期平均左心室壁厚MWTd(cm)=

(公式8);

(公式9);

(公式10);

(公式11);

(公式12)。

1.4 統計分析

通過Excel對測量收集的心臟結構和心臟功能參數以及體尺數據進行初步整理和篩選,用SPSS 26.0統計軟件分析體型結構與馬匹心臟結構和功能參數間的相關性,進行體尺與心臟結構和功能參數間的逐步線性回歸分析,建立最優回歸模型,P<0.05為顯著相關,P<0.01為極顯著相關。

2 結 果

2.1 體尺與心臟結構參數間的相關性分析

由表2可知,體重、體表面積、體長、胸圍與舒張末期左心房內徑(left atrial diameter at end-diastole, LADd)呈極顯著正相關(P<0.01);體重和體表面積、胸圍與二尖瓣內徑(mitral valve diameter, MVD)、舒張末期肺動脈內徑(pulmonary artery dia-meter, PAd)呈顯著正相關(P<0.05);體長與MVD呈極顯著正相關(P<0.01),與收縮末期左心室游離壁(end-systolic left ventricular free wall, LVFWs)、左心室心肌質量(left ventricular myocardial mass, LVM)呈顯著正相關(P<0.05);體高與左心室長軸徑(left ventricular long axis dia-meter, LVLD)呈極顯著正相關(P<0.01);管圍與收縮末期左心房內徑(left atrial diameter at end-systole, LADs)、MVD呈顯著正相關(P<0.05)。其他各體尺與心臟結構間相關性均不顯著(P>0.05)。

2.2 體尺與心臟功能參數間的相關性分析

由表3可知,體重、體表面積、體長、胸圍與舒張末期左心室容量(end-diastolic left ventricular volume, EDV)、收縮末期左心室容量(end-systolic left ventricular volume, ESV)呈顯著正相關(P<0.05);體表面積、胸圍與射血分數(ejection fraction, EF)呈顯著負相關(P<0.05);體高與EDV、每搏量(stroke volume, SV)呈極顯著正相關(P<0.01),與心輸出量(cardiac output, CO)呈顯著正相關(P<0.05);管圍與左心室心肌質量指數(left ventricular mass index, LV MASS-I)呈顯著負相關(P<0.05)。其他各體尺間與各心臟功能參數相關性均不顯著(P>0.05)。

2.3 體尺與心臟結構、心臟功能參數間的逐步多元回歸分析

2歲伊犁馬體型結構與心臟結構和功能參數的逐步回歸分析見表4、表5,擬合分析后得到2歲伊犁馬體尺性狀與心臟結構和功能參數的多元回歸方程見表6、表7。以2歲伊犁馬體尺為參考性狀,以相應的心臟結構參數為預測性狀,構建逐步多元回歸方程,模型經F檢驗R2值達極顯著(P<0.01),表明所建立的線性回歸方程具有較高的可靠性和良好的線性度。從表4～5和表6～7中可得,在體尺與心臟結構參數估計的最優線性回歸方程中,除LVM與管圍所估測的回歸系數為顯著水平(P<0.05),其余均達到了極顯著水平(P<0.01)。方程共納入了6個體尺變量,其中LVLD與體高的逐步多元回歸方程,決定系數最高,R2=0.997。在體尺與心臟功能參數的多元回歸方程中,EF與體高預估的回歸系數最高,R2=0.996。

3 討 論

3.1 不同伊犁馬體尺對心臟結構的影響

在犬[10-11]和人類[12-14]中已經證明超聲心動圖

表2 2歲伊犁馬體尺與心臟結構參數相關性分析Table 2 Correlation analysis between body size and cardiac structural parameters in two-year-old Yili horses

表3 2歲伊犁馬體尺與心臟功能參數相關性分析Table 3 Correlation analysis of horse size and cardiac functional parameters in two-year-old Yili horses

表4 心臟結構參數與體尺的逐步多元回歸分析

表5 心臟功能參數與體尺的逐步多元回歸分析Table 5 Stepwise multiple regression analysis of cardiac functional parameters and body size

表6 體尺與心臟結構參數的多元回歸方程Table 6 Multiple regression equation of body size and cardiac structural parameters

表7 體尺與心臟功能參數的多元回歸方程Table 7 Multiple regression equation of body size and cardiac functional parameters

測量值與體型密切相關,生長發育與心臟尺寸的增加有關,以體重作為心臟參數的回歸模型可以很好的反映兩者相關性。Al-haidar等[15]對不同馬品種進行超聲心動圖測量,一些測量值與胸圍的相關性比與體重的相關性更強,這與本研究的結果一致。說明所有的尺寸都隨著生長而增加,未成年馬匹需考慮生長因素,不同的品種的生長速度不同[16]。不同的品種間生長特點與生長速度不同[17],純血馬和美國速步馬是快速生長的品種,而其他品種的生長速度較慢,例如2歲的盧西塔諾馬將達到成年體重的77%[18]。本試驗研究的均為2歲的伊犁馬,不受年齡的影響,試驗結果具有一定代表性。Zucca等[19]使用標準化成像平面通過二維超聲心動圖(2 D)和M型超聲心動圖評估95匹美國速步馬,構建了一般線性模型,進行多元線性回歸分析,在舒張末期左心室內徑(left ventricular end-diastolic diameter,LVIDd)、舒張末期右心室內徑(right end-diastolic ventricular diameter,RVDd)、主動脈根部內徑(the inner diameter of the aortic root,AOD)、LADs中觀察到超聲心動圖測量與體重之間的弱線性關系,本試驗結果與其基本一致,但本研究觀察到體重與EDV、LADd存在極顯著相關,與ESV、MVD、PAd存在顯著相關,與LVIDd、RVDd、AOD、LADs這幾項指標有相關性,但不顯著。品種差異使得心臟結構和功能參數存在差異[20-22],其次運動訓練可刺激心臟產生肥大[23-25]。高強度訓練會引起馬的體重降低,在純血馬美國速度馬中觀察到與訓練有關的左心室尺寸的增加[26-27],表明馬匹在接受密集的比賽和耐力訓練時左心房尺寸顯著增加。本試驗研究的馬匹未經過調教訓練,心臟的維度和功能不受訓練的影響,能夠真實反映未經訓馬匹的體尺與心臟功能的相關性,用于日常的馬匹心臟功能評估。

3.2 不同伊犁馬體尺對心臟功能的影響

在人類的研究中表明,機體成長期間超聲心動參數的變化主要是由體型決定的[28-29]。Zucca等[19]為標準種賽馬的14個超聲心動圖參數建立了參考范圍,在LVIDd、LVFW和AOD中觀察到超聲心動圖測量與體重之間的弱線性關系,但體重對左心室和主動脈測量結果有影響。本試驗結果與其基本一致,馬匹的超聲心動圖尺寸與體重相關性很弱,只與SV、CO存在相關性。Schwarzwald等[30]在健康的馬和幼駒中,通過研究心率和心電圖(electrocardiogram,ECG)時間間隔與體重的相關性,發現較大體型的馬品種比小型馬品種心率略快,但在將心率處于正常范圍內的馬進行比較時,除其他因素外,還需將體重納入考慮因素[31-33]。本試驗結果得出,馬的體型結構與心率呈負相關,但不顯著,這可能是因為所研究的兩歲馬匹的體型相對一致,測量得出的心率范圍相對集中。心臟決定了哺乳動物的每搏量和最大攝氧量(maximal oxygen consumption, VO2max)[34-36]。不同體型對心臟結構和功能的需求也不相同,體型較高大的人群需要更多的心輸出量,以滿足機體血液循環[37]。本試驗與其結果相同,體高對SV、CO存在顯著影響。

3.3 伊犁馬體尺與心臟維度、心臟機能間的逐步多元回歸方程

在畜禽選育過程中,不同生長階段的體重和體尺指標能夠反映其生長發育的情況。李濤等[38]和孫國虎[39]通過構建多元回歸方程,探究對其影響最大的因素。在統計學中,R2值越大,回歸方程越優[40]。本試驗多個相關性指標中,EDV與多個性狀的相關性呈顯著水平,通過構建逐步多元回歸方程得出與體高的回歸系數最高,R2=0.984,說明體高是EDV的最主要預測指標;LADd與體重、體表面積、體長、胸圍等多個性狀呈極顯著相關水平,并且LADd與體長預估的回歸方程系數最高,R2=0.996,說明體長是LADd的最主要預測指標,可通過回歸模型預測2歲伊犁馬的LADd。

4 結 論

本研究發現,2歲伊犁馬的體尺與心臟結構和功能參數之間存在相關性,尤其是EDV、ESV以及LADd;體高與EDV、SV、CO存在相關性;體表面積和胸圍與EF存在相關性。體尺與心臟結構和功能參數的回歸模型R2值均高于0.9,達極顯著水平。故本研究擬合的12個線性回歸模型均可用于生產實踐的心臟預測,對于馬匹的心臟評估具有重要意義。