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摘 要： 【摘要】目的利用超聲心動圖技術(shù)觀察急性心肌梗死(acutemyocardialinfarction，AMI)食蟹猴的左心室心功能的變化，為食蟹猴AMI模型的應(yīng)用提供參考。方法分別對食蟹猴AMI模型建模前、建模后3天及建模后1個月進行超聲心動圖檢查，觀察左心室形態(tài)學(xué)、血流動力學(xué)
【摘要】目的利用超聲心動圖技術(shù)觀察急性心肌梗死(acutemyocardialinfarction，AMI)食蟹猴的左心室心功能的變化，為食蟹猴AMI模型的應(yīng)用提供參考。方法分別對食蟹猴AMI模型建模前、建模后3天及建模后1個月進行超聲心動圖檢查，觀察左心室形態(tài)學(xué)、血流動力學(xué)、二尖瓣口血流速度和瓣環(huán)組織運動速度等的變化。結(jié)果與建模前相比，建模后3天食蟹猴左心室舒張末期后壁厚度(LVposteriorwallthicknessatend-diastole，LVPWd)顯著增加(P<0.05)，左心室收縮末期內(nèi)徑(LVinternaldiameteratend-systole，LVIDs)建模1個月后顯著增加(P<0.05)，同時，食蟹猴建模后3d和1個月時左心室射血分數(shù)(LVejectionfraction，LVEF)、每搏輸出量(strokevolume，SV)、左心室短軸縮短分數(shù)(LVfractionalshortening，LVFS)均有顯著降低(P<0.05，P<0.01);建模后1個月心排血量(cardiacoutput，CO)明顯降低(P<0.05)，而建模3d時心率(heartrate，HR)明顯升高(P<0.05)。結(jié)論超聲心動圖技術(shù)可以應(yīng)用于食蟹猴AMI模型左心室心功能的評價;尤其是LVEF、SV、LVFS指標能反映AMI程度;食蟹猴AMI模型超聲心動圖評價結(jié)果與人類的AMI疾病超聲心動圖檢查結(jié)果相類似。
【關(guān)鍵詞】食蟹猴;急性心肌梗死;超聲心動圖;動物模型
隨著社會的高速發(fā)展和競爭力的不斷增加，人們在生活、工作和情感等各方面的壓力也逐漸陡升，促使心肌梗死的發(fā)病逐漸增加，并趨于年輕化。心肌梗死是由于心肌嚴重缺血二導(dǎo)致心肌部分壞死，該病具有發(fā)病率高、預(yù)后差和死亡率高等特點，已嚴重威脅患者的生命健康。超聲心動圖作為急性心肌梗死(acutemyocardialinfarction，AMI)的檢查方法之一，具有無創(chuàng)、準確、廉價、操作簡便、快速、可重復(fù)性好等特點[1]，可準確預(yù)測缺血性左心室(leftventricular，LV)功能狀態(tài)[2]，利用不同超聲模式及方法能夠?qū)崿F(xiàn)心臟的幾何形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)、二尖瓣口血流信息、瓣環(huán)組織的運動信息的顯示與測量，常規(guī)的二維及M型超聲就能檢查出心功能的主要常用指標，頻譜多普勒通過其血流頻譜曲線能掌握血流的方向、性質(zhì)及流速，組織多普勒利用高通濾波器，濾過血流信息，只顯示心肌運動，而不顯示血流，能顯示瓣環(huán)組織運動情況等，能提供較為全面的心血管信息，對AMI的診斷具有重要的參考價值。
近來，超聲心動圖檢測在實驗動物心臟生理結(jié)構(gòu)和疾病模型評價中也體現(xiàn)出較高的應(yīng)用價值，如王蕾等[3]基于超聲心動圖篩選和早期評價大鼠心梗模型。食蟹猴(cynomolgusmonkeys)作為非人靈長類動物，在腦出血、干細胞移植、器官移植、神經(jīng)系統(tǒng)及病毒等研究方面應(yīng)用較廣[4]，而在AMI模型研究中研究甚少。因此，本文利用左前冠脈結(jié)扎術(shù)建立食蟹猴急性心肌梗死模型，并基于超聲心動圖技術(shù)評價該模型左室結(jié)構(gòu)和功能的變化，為食蟹猴AMI模型評價提供實驗依據(jù)。
1材料和方法
1.1實驗動物
取健康成年雄性食蟹猴6只，年齡5～6歲，體重5～7kg，來源于蘇州西山中科實驗動物有限公司[SCXK(蘇)(2012-0009)]，動物質(zhì)量合格號:0000694，飼養(yǎng)于浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院動物實驗中心普通環(huán)境中[SYXK(浙)2014-0004]。單籠飼養(yǎng)，自由飲水、采食。飼養(yǎng)室溫度(21±3)℃，相對濕度(55±15)%，猴維持飼料(由北京科奧協(xié)力飼料有限公司提供)一日二餐飼喂，中間一餐水果，實驗動物使用按照3R原則給予人道的關(guān)懷照顧。
1.2主要儀器
采用PHILIPSIEElite彩色超聲診斷儀，選用X7-2探頭(頻譜范圍2～7MHz)。
1.3實驗方法
1.3.1AMI模型的制備
術(shù)前禁食不禁水12h后，肌肉注射0.2mg/kg米達唑侖、0.04mg/kg硫酸阿托品注射液和5mg/kg鹽酸氯胺酮注射液聯(lián)合誘導(dǎo)鎮(zhèn)靜麻醉，然后行氣管插管，連接接呼吸麻醉機，用1.5%～2.5%異氟烷氣體維持麻醉，并用監(jiān)護儀進行生命體征監(jiān)護。胸部術(shù)區(qū)消毒后，于左胸第4肋處逐層開胸，用開胸器擴開，盡量暴露心臟，于左前降支第一對角支與第二對角支之間結(jié)扎，以達到心尖區(qū)心尖變白及Ⅱ?qū)?lián)心電圖ST段抬起為標準。手術(shù)結(jié)束后注射鹽酸嗎啡注射液1mg/kg皮下注射，防止心梗帶來的劇痛。術(shù)后每天進行籠前觀察行為狀態(tài)，并且每天用碘伏對創(chuàng)口進行消毒，同時肌注80萬單位青霉素鈉，每天2次，連續(xù)3d。
1.3.2超聲心動圖采集節(jié)點
分別于建模前、建模后3d及建模后1個月進行超聲心動圖檢查。
1.3.3超聲心動圖采集前的準備
給予鹽酸賽拉嗪注射液0.75mg/kg肌注，10min后給予鹽酸氯胺酮注射10mg/kg肌注。麻醉后貼電極部位被毛剃干凈，連接電極同步記錄Ⅱ?qū)?lián)心電圖。
1.3.4超聲心動圖采集方法
檢測探頭放置在食蟹猴胸骨旁，調(diào)整探頭掃查方向，同時調(diào)節(jié)增益，使顯示屏上顯示清晰的左心室內(nèi)外輪廓，分別采集以下圖像:胸骨旁左室長軸切面、胸骨旁短軸切面(二尖瓣水平、腱索乳頭肌水平及心尖水平)、心尖部位心尖四腔心切面、心尖兩腔心切面及心尖三腔心切面，在心率穩(wěn)定時記錄連續(xù)3個完整的心動周期二維動態(tài)圖像。在心尖4腔心切面多普勒模式下將PWD取樣容積置于二尖瓣口處測取血流頻譜速度，記錄二尖瓣口血流頻譜圖像。在心尖4腔心切面組織多普勒(DTI)模式下將PWD取樣容積置于二尖瓣環(huán)間隔、側(cè)壁，記錄二尖瓣環(huán)組織運動速度圖像，以上圖像存入硬盤，脫機離線分析。
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1.4統(tǒng)計學(xué)分析
實驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差(x珋±s)表示，用IBMSPSSStatistics19軟件進行統(tǒng)計分析，采用ANOVA單因素方差分析和兩兩比較采用L-S-D檢驗;以P<0.05為差異有顯著性。
2結(jié)果
2.1左室?guī)缀涡螒B(tài)學(xué)的變化
本實驗6只食蟹猴，其中1只在術(shù)后第5天發(fā)現(xiàn)死亡，剩余5只造模成功，存活至1個月，故剔除術(shù)后5d死亡的動物數(shù)據(jù)。與建模前相比，建模后3天食蟹猴L(fēng)VPWd顯著增加(P<0.05)，LVIDs建模1個月后顯著增加(P<0.05)，而LVIDd、LVPWs、LVEDV、LVESV和LVM均有所增加，但與建模前比均無顯著性差異(P>0.05)(表1)。
2.2左室血流動力學(xué)結(jié)果
與建模前相比，食蟹猴建模后3d和1個月時LVEF、SV、LVFS均有顯著降低(P<0.05，P<0.01);同時，建模后1個月CO明顯降低(P<0.05)，而建模3d時HR明顯升高(P<0.05)(表2)。
2.3二尖瓣口血流峰速及瓣環(huán)組織運動速度結(jié)果
與建模前比，建模后1個月食蟹猴二尖瓣口血流峰速及瓣環(huán)組織運動速度指標對比均無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)(表3)。
3討論
食蟹猴體型大小與人類嬰幼兒相當，通過左胸骨旁及心尖體表能有較好的超聲視窗，同時使用高頻率超聲探頭測得的超聲心動圖像比較清晰，為心超圖像的可靠采集和分析提供了檢查基礎(chǔ)。由于正常雄性食蟹猴平均心率在(162±21)bpm[5]，根據(jù)心超檢測的要求心率一般控制在120bpm以下，能得到最佳圖像采集。鹽酸賽拉嗪具有降低心率、鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜和肌松的作用[6]，因此，本研究采用鹽酸賽拉嗪和鹽酸氯胺酮復(fù)合麻醉能滿足檢測所需時長的要求。故在3次心超檢測中同麻醉劑量條件下，發(fā)現(xiàn)術(shù)前和術(shù)后1個月的檢測心率均能夠降到檢測要求，而術(shù)后3天的心率仍處于較高水平;這可能與急性心梗發(fā)作期心率過快[7-8]，且易并發(fā)心律失常，而術(shù)后1個月后心率略高于造模前，這可能與心肌代償和缺血預(yù)適應(yīng)有關(guān)，究其機理還需要進一步研究。
眾所周知，心肌梗死后心臟功能性的代償機制被激活，使得心室負荷加重，同時在非梗死區(qū)的心肌細胞和細胞外基質(zhì)均會出現(xiàn)相應(yīng)的改變，即心室重構(gòu)[9]。在本研究中，利用超聲心動圖檢測了食蟹猴心梗前后心臟幾何形態(tài)學(xué)的結(jié)構(gòu)變化，結(jié)果顯示AMI后食蟹猴L(fēng)VPWd顯著增加，且建模后1個月LVIDs亦明顯減少，同時LVIDd、LVPWs、LVEDV、LVESV和LVM指標與建模前比均有所增加，證實了食蟹猴在心梗后也同樣發(fā)生了心室重構(gòu)，這與臨床顯示心梗患者發(fā)生心室重構(gòu)較為一致[9]。
另外，心肌梗死后泵血功能的強弱是誘發(fā)心力衰竭的危險因素。射血分數(shù)(LVEF)不僅反映左室泵血能力，也是預(yù)測AMI后心臟猝死發(fā)生的獨立危險因子，LVEF降低則會導(dǎo)致心臟負荷增加，引起心功能不全，加劇心源性猝死;另外，左室短軸縮短率(LVFS)的降低也提示了冠脈供血不足[10]。在本研究中也觀察到AMI食蟹猴的LVEF和LVFS指標均出現(xiàn)明顯降低，提示食蟹猴心梗后心臟負荷明顯增加，并伴隨著冠脈供血不足，加劇心肌缺血缺氧，導(dǎo)致心功能不全或加劇心力衰竭發(fā)生。此外，心排出量(CO)和每搏輸出量(SV)也是反映心臟泵血功能的重要指標，CO在心梗后表現(xiàn)為血流動力學(xué)的改變，而SV則受心肌收縮力和心臟前后負荷的影響，其變化程度與心肌受損程度密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)心梗后食蟹猴術(shù)后3d其CO下降了31.7%，并在術(shù)后1個月時繼續(xù)下降至41.3%，同時SV在術(shù)后均呈現(xiàn)出明顯的降低，進一步證實了AMI后食蟹猴的心臟功能發(fā)生明顯的紊亂，并致心功能惡化，這與前面的LVEF和LVFS指標改變較為一致。
此外，心肌梗死后舒張早期最大峰值速度E峰可反映心室舒張情況，舒張晚期最大峰值速度A峰則反映心房收縮。據(jù)吳瑋[11]等研究顯示在AMI患者中二尖瓣舒張早期最大流速E峰上升，A峰下降，E/A值上升，EDT值變短。同樣在本研究食蟹猴AMI模型中觀察到類似的結(jié)果，表現(xiàn)為二尖瓣E峰上升，A峰下降，E/A值上升和EDT值變短，表明食蟹猴的心室舒張功能和順應(yīng)性明顯降低。郭江鴻[12]研究發(fā)現(xiàn)心肌缺血患者IVRT明顯延長;同時當主動脈壓增高或心肌收縮力降低時，等容收縮期IVCT延長。在本研究也發(fā)現(xiàn)食蟹猴AMI后IVRT和IVCT均出現(xiàn)延長的趨勢，分別延長了22.2%和30.0%，進一步表明AMI食蟹猴出現(xiàn)心肌收縮力的下降。Ea是反映舒張功能的舒張早期速度，而Aa是反映舒張晚期速度，且二尖瓣后血流E/A比值可判定左心室舒張功能，其比值與左室舒張末期壓相關(guān)。本研究結(jié)果顯示，AMI后食蟹猴Ea未見明顯的變化，而Aa和E/Ea比值均出現(xiàn)升高趨勢，說明食蟹猴AMI后心室舒張功能降低，這與臨床心力衰竭患者表現(xiàn)較為一致[13]。
通過超聲心動圖測定食蟹猴急性心肌梗死后左心室室壁腔徑幾何形態(tài)、血流動力學(xué)、二尖瓣口血流及瓣環(huán)運動的演變規(guī)律，有利于這一模型的超聲量化規(guī)律應(yīng)用及指導(dǎo)非臨床實踐中。雖然本研究的不足之處由于食蟹猴價格昂貴，使得食蟹猴AMI造模及心超檢測數(shù)量不足，然而總體而言，該研究的檢查結(jié)果基本符合人類的急性心肌梗死事件中心功能指標變化規(guī)律，間接也證實了食蟹猴心功能與人類的相似性及該模型的應(yīng)用價值。