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)科大學附屬北京安貞醫(yī)院)

摘要：目的探討左冠狀動脈前降支結(jié)扎6 h時小鼠左冠狀動脈血流動力學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脈左前降支低位和高位實施結(jié)扎術(shù)。術(shù)后6 h用超聲生物顯微鏡檢查并測量左冠狀動脈舒張期峰值流速(Vd)、平均速度(Vmean)和速度時間積分(VTI) 等血流動力學指標。術(shù)后12 h處死實驗鼠，采用病理學方法測量心肌梗死面積(IS)。結(jié)果結(jié)扎左冠狀動脈前降支6 h后，S組與L組或H組比較Vd及Vmean均有統(tǒng)計學差異(P均<0.05)，三組間VTI比較有統(tǒng)計學差異(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)計學意義(P<0.05)。左冠狀動脈血流Vmean及VTI與IS呈負相關(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：R542.2

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2015)41-0023-03

基金項目：國家自然科學基金課題 (81171351)；首都臨床特色應用研究(Z121107001012142)。

收稿日期：(2015-09-16)

通信作者：楊婭

急性心肌梗死是嚴重威脅人類健康的重要疾病，對其早期診斷和治療十分重要[1]。目前，超聲心動圖廣泛應用于急性心肌梗死患者室壁運動幅度、射血分數(shù)、左室短軸縮短率、心臟功能指數(shù)的評價[2,3]，室壁應變和斑點追蹤技術(shù)也逐步應用于心肌梗死面積的評估[4,5]。但總體而言，上述技術(shù)對急性心肌梗死的早期診斷和治療評估尚不盡如人意[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) 成像與病理相對照，分析急性心肌梗死后6 h小鼠冠狀動脈血流動力學參數(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實驗動物及分組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(均購自北京大學動物實驗中心),隨機分為左冠狀動脈前降支高位結(jié)扎組(H組)、左冠狀動脈前降支低位結(jié)扎組(L組)、偽手術(shù)操作組(S組)，每組7只。實驗及操作人員均具備動物實驗上崗證。

1.2急性心肌梗死模型制作將小鼠放置在氣體麻醉誘導箱內(nèi)，通入4%的異氟烷誘導麻醉，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，用手擠壓將小鼠心臟擠出胸腔，尋找左冠狀動脈前降支，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脈前降支交叉點上方2～3 mm，L組結(jié)扎部位位于心臟大靜脈與左冠狀動脈前降支交叉點上方，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檢測采用加拿大Visualsonics公司的Vevo 770小動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。超聲檢查前先對小鼠進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，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后開始進行超聲檢查。結(jié)扎小鼠左冠狀動脈前降支6 h后，用UBM進行左冠狀動脈主干(起始處1 mm內(nèi))血流動力學檢測。首先顯示心臟左室長軸切面，并顯示主動脈根部的主動脈瓣環(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，顯示左冠狀動脈主干；微調(diào)探頭，至冠狀動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脈主干，取樣0.25 mm，調(diào)整角度，將取樣線角度與左冠狀動脈血流方向一致，獲得清晰的至少連續(xù)3個以上的冠狀動脈血流頻譜，凍結(jié)并存儲。儲存圖像使用圖像分析系統(tǒng)進行脫機分析，分別測量左冠狀動脈血流頻譜的最大流速(Vd)、平均流速(Vmean)及速度時間積分(VTI)，每個指標測量3次，取平均值。實驗小鼠檢查前均為隨機編號，兩個操作者盲法對圖像進行分析和測量。

1.4病理學測量IS 實驗小鼠手術(shù)后12 h處死，取心臟標本行2, 3, 5-氯化三苯基四氮唑染色，并切片測量IS，方法參考Yuan 等[9]文獻。

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

2結(jié)果

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

表1　三組血流動力學參數(shù)比較( ± s)

表1　三組血流動力學參數(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)計學意義(P<0.05)。

2.3 IS與冠狀動脈血流動力學參數(shù)相關(guān)性分析結(jié)扎小鼠左冠狀動脈前降支6 h后，UBM測得的左冠狀動脈血流Vmean及VTI均與IS呈負相關(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左冠狀動脈血流參數(shù)與病理學測量小鼠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，左冠狀動脈血流動力學參數(shù)與沒有結(jié)扎前降支的S組小鼠相比，H組和L組小鼠冠狀動脈血流速度均有降低。其主要原因可能是：兩條冠狀動脈均起源于主動脈的根部，主動脈管腔內(nèi)的血壓高于冠狀動脈，從而決定了冠狀動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，冠狀動脈系統(tǒng)管腔內(nèi)壓力減低，與主動脈管腔內(nèi)的壓差增至最大，故此時灌注速度最大，因此UBM測量的Vd出現(xiàn)在舒張期。前降支結(jié)扎后，結(jié)扎部位遠端的冠狀動脈血管在舒張期的低壓效力無法傳導至結(jié)扎點的上游管腔，即左冠狀動脈主干，導致在舒張期左冠狀動脈主干的Vd降低。

有報道認為，冠狀動脈血流儲備在評估冠狀動脈狀況及估測小鼠心肌梗死面積方面很有優(yōu)勢[15]。但本研究結(jié)果顯示，小鼠左冠狀動脈前降支結(jié)扎部位不同而引起的IS存在差異時，冠狀動脈的血流動力學參數(shù)出現(xiàn)變化，且與IS具有良好的相關(guān)性。本動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脈的各項血流參數(shù)的參考值，在急性左冠狀動脈梗死患者發(fā)病6 h內(nèi)即可通過對冠狀動脈血流參數(shù)的監(jiān)測來判斷、評估心肌梗死的有無及梗死面積的大小，其臨床意義和價值不言而喻。

參考文獻：

[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.