小型豬離體心臟非工作模型建立中灌注液鉀離子濃度的觀察▲

廖遠璐 楊巧玲 陸有澤 陳金夏 黃章銳 馮志強 銀世杰 莫安勝*

(1 廣西中醫(yī)藥大學(xué)，廣西南寧市 530001；2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣西南寧市 530023)

心血管疾病是導(dǎo)致人類死亡的主要原因。為了降低心血管疾病的死亡率，需要對心血管疾病進行研究。但在很多時候都不能以人為研究對象。因此，需要尋找能夠替代人的實驗動物。豬的心血管解剖及生理與人類較為相似且體型相對較小，是研究心血管疾病的理想實驗動物。心臟不停跳模型是心血管生理、病理生理、藥理及移植研究常需要建立的模型。然而，用大動物建立心臟不停跳模型可以借鑒的經(jīng)驗不多。本研究在原有的實驗基礎(chǔ)上[1-3]就巴馬小型豬離體心臟非工作模型(離體空跳心臟模型)建立中灌注液鉀離子濃度進行觀察，以期為心血管疾病的研究提供參考。

1 資料與方法

1.1 動物與材料 實驗動物選擇體重為25～30 kg的健康成年廣西巴馬小豬5頭(廣西大學(xué)提供)；實驗材料主要有電子秤(無錫計量器械廠)、采血袋(長春泰爾茂醫(yī)用器具有限公司)、去白細胞濾器(長春泰爾茂醫(yī)用器具有限公司)、動物呼吸機(上海奧爾科特生物科技有限公司)、體外循環(huán)機(自行組裝)、心臟停跳液(Custodio HTK-solution，簡稱HTK液)(克勒北京藥業(yè)有限公司)、生化儀(深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司)等。

1.2 實驗方法

1.2.1 準備與動物麻醉 實驗豬于術(shù)前禁食12 h，禁飲6 h。予實驗豬臀部肌注阿托品0.05 mg/kg、咪達唑侖0.2 mg/kg、氯胺酮10 mg/kg[4]，待實驗豬安靜后，于耳緣靜脈建立靜脈通道并固定于實驗臺，依次靜脈推注咪達唑侖0.1 mg/kg、舒芬太尼1 μg/kg、丙泊酚2 mg/kg和順阿曲庫銨0.2 mg/kg，麻醉成功后用碘伏消毒胸腹部。

1.2.2 灌注液的配置 從供血豬采取肝素化全血裝入采血袋中，經(jīng)白細胞濾器去除白細胞和血小板后裝入心臟灌注裝置。灌注液中加入紅細胞保存液、賀斯、甲基強的松龍、成人型復(fù)合維生素、胰島素、腎上腺素、二磷酸果糖、10%葡萄糖、10%葡萄糖酸鈣、5%碳酸氫鈉、10%氯化鉀和25%硫酸鎂。

1.2.3 離體心臟模型的建立 實驗豬全身麻醉后進行氣管插管，用呼吸機輔助呼吸，注意監(jiān)測呼吸和血壓。經(jīng)胸部正中切口切開心包，全身肝素化后切斷頭臂干，插入灌注管收集肝素化動脈血。待心臟收縮減弱后開始阻斷主動脈并灌注HTK液使心臟停跳，切斷降主動脈起始部、主動脈弓的兩大分支、上腔靜脈、下腔靜脈及肺靜脈，取出心臟。用生理鹽水沖洗冠脈系統(tǒng)(注意防止氣栓)及心腔后頭臂干的灌注管，連接體外循環(huán)機進行心肌灌注。每隔1 h取灌注液進行檢測。

1.3 監(jiān)測指標 監(jiān)測離體心臟跳動情況，并使用生化儀檢測不同時點灌注液中的鉀離子濃度。

2 結(jié) 果

5例小型豬離體心臟恢復(fù)跳動并維持空跳6 h。灌注液鉀離子濃度相對穩(wěn)定，鉀離子濃度在T0和T6時點濃度較高，但兩者比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.881)；7個時點鉀離子濃度之間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。不同時點的灌注液鉀離子濃度見表1。

表1 不同時點的灌注液中鉀離子濃度 (，mmol/L)

3 討 論

巴馬小型豬在解剖結(jié)構(gòu)和生理學(xué)方面與人類有較大的相似性[5]，且體型相對較小，是心血管系統(tǒng)疾病研究的理想實驗動物[6]。心血管生理、病理生理、藥理及移植研究常需要建立心臟不停跳模型。然而，用大動物建立心臟不停跳模型可以借鑒的經(jīng)驗不多。既往的實驗中曾因未用生理鹽水清洗心腔和冠脈系統(tǒng)，出現(xiàn)灌注液高鉀導(dǎo)致離體心臟灌注后未能恢復(fù)跳動的情況。我們總結(jié)實驗經(jīng)驗，并在原有的基礎(chǔ)上進行改進，完成了巴馬豬離體心臟空跳模型的建立。

既往研究認為建立心臟離體空跳模型必須安置左心室引流管[3]。但隨著對心臟離體空跳模型認識的深入，我們發(fā)現(xiàn)未安置左心室引流管也是可行的。我們在完善實驗步驟后進行了5例小型豬離體心臟非工作模型建立的實驗，并取得了較滿意的結(jié)果。實驗中5例小型豬離體心臟維持空跳6 h，未見心臟明顯擴大。這可能是因為心臟在空跳時，回流入左心室的少量血液可以經(jīng)過二尖瓣口反流至左心房再經(jīng)過肺靜脈流到儲存罐，而右心室的少量回流血液可以經(jīng)肺動脈泵出，左心房少量回流血液經(jīng)肺靜脈流出心臟，右心房少量回流血液經(jīng)腔靜脈流出心臟，因而心腔潴留的血液不多。

維持灌注液電解質(zhì)的相對穩(wěn)定對于建立離體心臟空跳模型十分重要。鉀離子是維持心肌細胞靜息電位的重要離子，還參與心肌細胞動作電位的發(fā)生。切取心臟后使用生理鹽水灌洗心腔和冠脈系統(tǒng)，可避免高鉀的HTK液進入離體灌注循環(huán)而導(dǎo)致灌注液高鉀。本研究中5例小型豬離體心臟空跳模型的建立過程我們均用生理鹽水灌洗心腔和冠脈系統(tǒng)。灌注液鉀離子在T0和T6時濃度較高,但各時點鉀離子濃度比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示灌注液中鉀離子濃度維持相對穩(wěn)定。T0時灌注液中鉀離子濃度較高可能是因為灌注液和心臟的溫度都較低，而低溫時細胞膜的鉀離子-鈉離子ATP酶活性下降，導(dǎo)致細胞外的鉀離子未能及時轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)。T6時灌注液中鉀離子濃度較高可能與體外循環(huán)紅細胞破壞有關(guān)，紅細胞破壞后細胞內(nèi)大量的鉀離子釋放入灌注液內(nèi)導(dǎo)致鉀離子濃度升高。此外，灌注液的酸堿度也會影響鉀離子濃度。灌注液偏酸性時，細胞內(nèi)的鉀離子轉(zhuǎn)移到細胞外，導(dǎo)致灌注液的鉀離子濃度增高；灌注液偏堿性時，細胞外的鉀離子轉(zhuǎn)移到細胞內(nèi)，導(dǎo)致灌注液的鉀離子濃度降低。

研究[3]發(fā)現(xiàn)，離體心臟空跳模型的建立除了與灌注液的鉀離子關(guān)系較大外，與灌注液的鈣離子關(guān)系也很大。鈣離子是維持正常心肌細胞膜結(jié)構(gòu)完整性的必要條件，也是參與心肌興奮-收縮耦聯(lián)的重要離子。而鈣離子與鉀離子一樣受到溫度以及酸堿度的影響。維持離體心臟空跳需要將血鉀離子和血游離鈣離子的比例控制在恰當?shù)姆秶?。但對于維持離體心臟空跳的最佳比例為多少、具體機理是什么，仍不得而知，這可能需要更多的研究。

綜上所述，建立離體心臟空跳模型需要維持灌注液中鉀離子濃度的相對穩(wěn)定，離體心臟保存期間無需放置左心室引流管，而切取心臟后使用生理鹽水灌洗心腔和冠脈系統(tǒng)是避免灌注液高鉀的關(guān)鍵步驟。