速度向量成像技術與NT?proBNP評價北五味子對甲亢性心臟病大鼠的影響

侯睿 金鉉順 高藝花 金成子 鄭斯琴 馬偉平 孫丹丹

延邊大學附屬醫(yī)院1影像二科，2心內科（吉林延吉 133000）；3延邊大學藥理學教研室（吉林延吉133000）；4海南省人民醫(yī)院超聲科（海口570100）

長期高水平甲狀腺素引起的甲亢性心臟病是甲亢的常見并發(fā)癥，如心肌肥厚及心肌纖維化等的心室重構表現(xiàn)。心肌纖維化又稱心肌鈣化，是長期反復心肌缺血缺氧所致。近年來發(fā)展的超聲速度向量技術（velocity vector imaging technology，VVI）是無創(chuàng)評價心肌功能的一項技術，相比用二維圖像追蹤組織運動軌跡增加了速度的信息，與組織多普勒相比可以減少角度的依賴性[1]。通過利用超聲像素的斑點追蹤和邊界追蹤，以矢量方式跟蹤計算心肌運動軌跡，可以綜合評價分析心肌的運動功能。北五味子（Schisandra chinensis），為木蘭科五味子的成熟果實，屬藥食兩用植物。有研究表明北五味子具有多種藥理作用[2-4]，作用部位涉及人體各個系統(tǒng)，其中北五味子的抗氧化作用已經(jīng)被廣泛地應用于醫(yī)學研究中[5]。研究表明北五味子對改善心肌缺血有明顯療效，但北五味子能否治療對因長期高水平甲狀腺素刺激引起的心肌負荷過重從而導致的甲亢性心臟病的研究較少。本研究通過建立甲亢性心臟病大鼠模型，用北五味子水提物進行藥物干預，并以VVI技術及血清NT?proBNP水平評價心臟功能來探究北五味子對心肌損傷的干預作用。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及模型制備5～6周齡SD（Sprague?Dawley）大鼠30只，體重180～200 g，購自延邊大學實驗動物中心，適應性喂養(yǎng)1周后，按體重隨機分為對照組，甲亢模型組，藥物干預組，自由飲食、飲水。根據(jù)前期預實驗及相關造模文獻[6]，每天皮下注射甲狀腺素（L?thyroxin）0.5 mg/kg可以成功的復制甲亢性心臟病。模型組及藥物干預組每天皮下注射甲狀腺素（L?thyroxin）0.5 mg/kg，對照組每天皮下注射等量的生理鹽水，藥物干預組每日灌胃北五味子水提物2 g/kg一次，對照組每日灌胃給予等量蒸餾水。給藥28 d后停止干預。

1.2 超聲速度向量技術于實驗前1日，禁食水。脫毛膏脫去大鼠前胸鼠毛，腹腔注射烏拉坦麻醉后，采用西門子Acuson S2000彩色多普勒超聲儀，10V4探頭（頻率10 MHz），經(jīng)心尖四腔心切面對大鼠行超聲心動圖檢查并保存數(shù)據(jù)，脫機后進行VVI分析。描記心內膜，系統(tǒng)分析讀取縱向峰值速度[Velocity（cm/s）]、縱向峰值應變[Strain（%）]和縱向峰值應變率[StrainRate（1/s）]。每只大鼠的VVI分析由高年資醫(yī)生進行5次，取5次測量的平均值，見圖1。

圖1 VVI分析系統(tǒng)Fig.1 VVI analysis of left ventricular myocardial movement in rats

1.3 血液檢測用30%烏拉坦1.3 g/kg腹腔注射對大鼠進行麻醉，經(jīng)腹主動脈取血后，使用ELISA試劑盒檢測大鼠血清中TT3、TT4及NT?proBNP的含量。

1.4 病理學檢查開胸取心臟并稱重，取左心室心肌組織1 mm3置于戊二醛中固定。PBS緩沖液沖洗并保存。交由延邊大學電鏡教研室處理后，用透射電鏡觀察左心室組織細胞及線粒體形態(tài)的改變。

1.5 統(tǒng)計學方法實驗結果均用均數(shù)±標準差表示，采用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析處理，方差齊用LSD法，方差不齊用Dunnett，T2法，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 超聲速度向量技術評價五味子對心肌功能的影響VVI讀取的收縮期和舒張期縱向峰值速度（Vs、Vd）、縱向峰值應變（Sr）和收縮期及舒張期縱向峰值應變率StrainRate（1/s）中，模型組與對照組相比，Vs、Vd、Sr、收縮期SRr和舒張期SRr均低于對照組（P＜ 0.05），其中Vs、Sr組間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。藥物干預組與模型組相比，Vs、Vd、Sr、收縮期SRr和舒張期SRr均高于模型組（P＜0.05），其中Vs、Vd組間差異有顯著性（P＜0.01）。見表1。

2.2 五味子對模型大鼠血清中TT3、TT4及NT?proBNP含量的影響模型組與對照組相比，血清TT3、TT4濃度增高（P＜0.05），藥物干預組與模型組相比血清TT3、TT4濃度降低（P＜0.05）。藥物干預組與對照組相比，血清TT3、TT4濃度差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。模型及藥物干預組與對照組相比，NT?proBNP濃度差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表2。

表1 大鼠VVI各項指標結果Tab.1 Results of rat VVI indicators ±s

表1 大鼠VVI各項指標結果Tab.1 Results of rat VVI indicators ±s

注：與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義，*P＜0.05，**P＜0.01；與模型組比較差異有統(tǒng)計學意義，#P＜0.05，##P＜0.01

Vs（cm/s）Vd（cm/s）Sr（%）收縮 期 SRr（1/s）舒張 期 SRr（1/s）對照組0.270±0.132 0.248±0.108 8.851±6.887 1.222±0.864 1.270±1.033模型組0.102±0.050**0.119±0.064*1.604±1.178**0.512±0.290*0.516±0.328*藥物干預組0.292±0.145##0.288±0.129##6.492±3.674#1.287±0.781#1.266±0.684#

表2 ELISA檢測大鼠血液結果Tab.2 ELISA detection of rat blood results±s

表2 ELISA檢測大鼠血液結果Tab.2 ELISA detection of rat blood results±s

注：與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義，*P＜0.05；與模型組比較差異有統(tǒng)計學意義，#P＜0.05

TT3（ng/L）TT4（ng/L）NT?proBNP（pg/mL）對照組68.866±7.336 123.560±22.827 2.291±0.188模型組87.699±12.015*166.446±45.347*2.328±0.285*藥物干預組69.107±11.713#126.012±30.926#2.316±0.011*

2.3 電子透射顯微鏡觀察五味子對心肌細胞超微結構的影響電子透射顯微鏡下觀察3組大鼠心肌細胞超微結構示對照組心肌纖維結構排列整齊，線粒體致密。模型組可見心肌纖維結構排列紊亂、部分肌纖維斷裂，線粒體腫脹、破裂。藥物干預組可見心肌纖維結構較模型組排列整齊，肌纖維斷裂數(shù)量減少，線粒體腫脹程度減輕，破裂的線粒體數(shù)量顯著減少。見圖2。

3 討論

甲亢性心臟病病程進展長，臨床癥狀顯現(xiàn)晚，易誤診，嚴重影響患者預后。近年來研究表明，甲狀腺激素與心血管疾病有著密切關系。長期高水平的甲狀腺激素會導致一系列心血管疾病中心肌重構的改變，如心肌肥厚、肌纖維束及小血管周圍纖維組織明顯增加等[6]。而心肌纖維化是并發(fā)心力衰竭、心肌梗死、心律失常等常見心血管疾病的獨立危險因素[7-8]。因此降低甲亢性心臟病患者的心肌纖維化程度對提高患者心功能預后有著重要的意義。研究表明，北五味子水提物的抗氧化、抗炎、抗自由基等作用對心肌具有保護作用[9]。

圖2 大鼠左心室心肌組織電鏡結果Fig.2 Electron microscopic results of left ventricular myocardial tissue in rats

血清TT3、TT4是診斷甲亢的特異性很高的指標。本實驗中模型組與對照組相比，血清TT3、TT4濃度增高（P＜0.05），且電鏡下觀察3組大鼠的心肌組織示模型組較對照組心肌出現(xiàn)明顯纖維化改變，證明甲亢性心臟病大鼠模型建立成功。模型組與藥物干預組相比血清TT3、TT4濃度降低（P＜0.05）。藥物干預組與對照組相比血清TT3、TT4濃度差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。電鏡示藥物干預組心肌纖維化程度明顯好轉，心肌結構更接近對照組，提示北五味子水提物對甲亢性心肌纖維化具有明顯改善的作用。

NT?proBNP是心力衰竭、左室收縮功能異常及左心室肥厚疾病的診斷及預后評估的重要指標[10]。長期高水平甲狀腺素引起的心臟病隨時間的增加作用于大鼠心肌，使心肌收縮力先增強后減弱，早期心肌收縮力增強，心搏出量長期處于高水平，后期收縮力減弱，但心排出量仍然高于正常水平，導致心肌細胞肥大、心肌肥厚、心肌纖維化。本實驗中模型組與對照組相比NT?proBNP濃度差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），結合電鏡結果，提示血中NT?proBNP的水平可以評價甲亢引起的心臟改變。但治療后NT?proBNP水平低于模型組但未降至正常水平，藥物干預組與對照組差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），與模型組差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。這可能與NT?proBNP在血液中容易累積至較高濃度且清除較慢有關。

隨著超聲心動圖技術的發(fā)展，VVI分析系統(tǒng)能夠減少對角度的依賴和切面的局限性自動描記心內膜運動軌跡將更加客觀、全面的評價心肌功能[11]。VVI用于人類心尖四腔心切面的研究有很多[12-14]，而動物方面的研究僅限于大動脈短軸切面或左室長軸切面[15-17]，因大鼠心臟體積小，常規(guī)超聲掃查難度大，用于大鼠心底四腔心切面相關研究結果甚少。本研究根據(jù)預實驗選取固定、脫毛方式和高頻超聲探頭。由心臟超聲診斷經(jīng)驗豐富的高年資醫(yī)生在大鼠四腔心切面進行心內膜描記，利用VVI技術觀察其左心室功能變化，共采集5次數(shù)據(jù)取平均值，結果表明收縮期和舒張期縱向峰值速度（Vs、Vd）、縱向峰值應變（Sr）及收縮期和舒張期縱向峰值應變率SRr模型組均低于對照組（P＜ 0.05）。藥物干預組Vs、Vd、Sr、收縮期SRr和舒張期SRr均高于模型組（P＜0.05），符合NT?proBNP和電鏡的結果，證明了模型的成功及北五味子對心肌的保護作用。

綜上，北五味子水提物對甲亢性心臟病引起的心肌損傷有改善作用。北五味子水提物中包含很多成分，如木脂素、有機酸，其中五味子乙素為木脂素中含量最多的，已有實驗證明五味子乙素對心肌梗死后心肌重構有明顯作用[9，18-19]，結合本實驗結果，還需進一步完善研究北五味子成分中抗氧化、抗纖維化作用對甲亢性心臟病的影響。