异氟烷对FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠超声心动图参数的影响

朱宝玲　李子健

100191 北京大学第三医院心内科血管医学研究所 心血管受体研究北京市重点实验室 卫生部心血管分子生物学与调节肽重点实验室 分子心血管学教育部重点实验室



·基础研究·

异氟烷对FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠超声心动图参数的影响

朱宝玲李子健

100191 北京大学第三医院心内科血管医学研究所 心血管受体研究北京市重点实验室 卫生部心血管分子生物学与调节肽重点实验室 分子心血管学教育部重点实验室

【摘要】目的评价异氟烷对FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠超声心动图参数的影响。方法使用VisualSonics Vevo770高分辨率小动物超声仪测量雄性FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠超声心动图参数，比较异氟烷对两种品系小鼠心功能及心脏结构的影响。结果FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉下，心脏收缩功能和心脏结构指标均正常，但FVB/N小鼠在1%异氟烷麻醉下容易觉醒，不易获取清晰稳定的图像；C57BL/6小鼠在1%异氟烷麻醉下能够维持良好的收缩功能，但在2%异氟烷麻醉下，C57BL/6小鼠的收缩功能明显被抑制。结论2%异氟烷麻醉适用于FVB/N小鼠，1%异氟烷麻醉适用于C57BL/6小鼠。

【关键词】超声心动描记术；异氟烷；FVB/N小鼠；C57BL/6小鼠

近年来，小鼠模型在基础研究中的应用日渐普遍。在心血管领域，人们用小鼠制备病理模型模拟心血管疾病的发生发展[1-2]。其中，FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠是心血管疾病研究中常用的小鼠品系[3-4]。尽管清醒状态下的超声更能客观评价小鼠的心脏结构和功能，但快速心率下难以获得稳定的超声心动图。通常超声心动图检测时需要将小鼠麻醉。小鼠的麻醉剂有多种如异氟烷、戊巴比妥钠及氯胺酮等[5]。其中，异氟烷气麻法是一种相对安全的方法，能够方便控制小鼠的麻醉深度。研究表明，与清醒状态的超声比较，异氟烷麻醉状态下小鼠的心功能会受到一定程度的抑制[6-7]。然而，异氟烷对不同品系小鼠超声心动图参数的影响尚不清楚。本研究以FVB/N小鼠与C57BL/6小鼠为例，比较了异氟烷麻醉对不同品系小鼠心功能及心脏结构的影响，为FVB/N小鼠与C57BL/6小鼠超声检测时异氟烷浓度的选择提供参考。

1材料与方法

1.1实验动物

小鼠由北京大学医学部实验动物中心提供。12周龄的健康雄性FVB/N小鼠6只，重量为(24.83±0.60)g；C57BL/6小鼠6只，重量为(24.67±0.56)g。所有动物均饲养在SPF级环境中，普通饲料喂养。温度为(25±2)℃，12 h明暗交替。本实验方案通过动物伦理委员会批准，所有实验操作严格遵守北京大学医学部动物实验指南。

1.2异氟烷

异氟烷(美国Baxter Healthcare Corporation公司)是一种易挥发的液体麻醉剂。使用时需要与氧气混合流出挥发罐。通过挥发罐上的浓度控制盘控制1%的异氟烷(1%异氟烷+99%氧气)或2%的异氟烷(2%异氟烷+98%氧气)浓度。

1.3超声心动图

使用高分辨率小动物超声仪VisualSonics Vevo770及RMV707B高频线控探头(均为加拿大VISUALSONIC公司)采集两种品系的小鼠分别在1%和2%异氟烷麻醉时的超声心动图像(两次检测之间间隔24 h以上)。测量小鼠舒张末期左心室后壁厚度(diastolic left ventricular posterior wall thickness，LVPW；d)、收缩末期左心室后壁厚度(systolic left ventricular posterior wall thickness，LVPW；s)、舒张末期左心室内径(left ventricular end-diastolic inner-diameter，LVID；d)和收缩末期左心室内径(left ventricular end-systolic inner-diameter，LVID；s)等值。并计算左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)和左心室短轴缩短率(left ventricular fractional shortening，LVFS)。取连续3个心动周期的参数平均值。

1.4统计学方法

2结果

2.1异氟烷对FVB/N小鼠心脏收缩功能的影响

1%和2%的异氟烷是比较常用的麻醉浓度[8-9]。分别采集FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的心脏短轴M超图像(图1A)并测量心脏收缩功能指标(LVEF和LVFS)。结果显示1%异氟烷麻醉下FVB/N小鼠能够获得正常LVEF(75.03%±3.42 %)。2%异氟烷麻醉下小鼠的LVEF虽然降低，但仍维持良好的LVEF(63.33 %±3.70 %)(图1B)。同样的，1%异氟烷麻醉下FVB/N小鼠能够获得正常LVFS(44.34%±3.48%)。2%异氟烷麻醉下小鼠的LVFS虽然降低，但仍维持良好的LVFS(34.19%±2.74%)(图1C)。但FVB/N小鼠在1%异氟烷麻醉下不能处于良好的镇静麻醉状态，获得的图像不稳定。表明2%异氟烷麻醉条件适合FVB/N小鼠。

A：FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下心脏短轴M超图像；B：FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的左心室射血分数；C：FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的左心室短轴缩短率；aP<0.05图1　异氟烷对FVB/N小鼠心脏收缩功能的影响

2.2异氟烷对FVB/N小鼠心脏结构的影响

LVPW和LVID是评价心脏结构的常用指标，分别评价左心室壁厚度和左心室腔大小。结果显示，FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的LVPW;d差异无统计学意义(图2A)；不同浓度异氟烷麻醉下的LVPW;s差异亦无统计学意义(图2B)。表明FVB/N小鼠的室壁厚度不容易受异氟烷的影响。FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的LVID;d无显著差异(图2C)；不同浓度异氟烷麻醉下的LVID;s亦无显著差异(图2D)。表明FVB/N小鼠的左心室腔大小不容易受异氟烷的影响。

A：FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的舒张末期左室室壁厚度；B：FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的收缩末期左室室壁厚度；C：FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的舒张末期左室内径；D：FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的收缩末期左室内径图2　异氟烷对FVB/N小鼠心脏结构的影响

2.3异氟烷对C57BL/6小鼠心脏收缩功能的影响

分别采集C57BL/6小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的胸骨旁短轴M超图像(图3A)并测量。C57BL/6小鼠LVEF在1%异氟烷麻醉状态下处于正常水平(68.06%±3.38%)。但在2%异氟烷麻醉状态下LVEF处于较低水平(47.54%±4.70%)(图3B)。评价心脏收缩功能的另一指标LVFS的变化与LVEF的变化相同(图3C)。表明1%异氟烷麻醉下C57BL/6小鼠的LVEF和LVFS能够客观评价小鼠生理状态的收缩功能，而2%异氟烷麻醉下C57BL/6小鼠的LVEF和LVFS不能客观评价小鼠生理状态的收缩功能。因此，1%异氟烷麻醉条件适合C57BL/6小鼠。

A：C57BL/6小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下心脏短轴M超图像；B：C57BL/6小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的左心室射血分数；C：C57BL/6小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的左心室短轴缩短率；bP<0.01图3　异氟烷对C57BL/6小鼠心脏收缩功能的影响

2.4异氟烷对C57BL/6小鼠心脏结构的影响

测量1%和2%异氟烷麻醉状态下C57BL/6小鼠的LVPW和LVID。结果显示，1%和2%异氟烷麻醉状态下LVPW;d差异无统计学意义[(0.69±0.02)mm比(0.64±0.02)mm，P=0.082] (图4A)；1%异氟烷麻醉下C57BL/6小鼠的LVPW;s显著大于1%异氟烷麻醉下的LVPW;s [(1.21±0.07)mm比(0.91±0.04)mm，P=0.003](图4B)。不同异氟烷浓度麻醉下小鼠的左心室腔大小亦有显著不同，1%异氟烷麻醉下C57BL/6小鼠的LVID;d显著小于2%异氟烷麻醉下的LVID;d [(3.77±0.18)mm比(4.34±0.17)mm，P=0.040] (图4C)；LVID;s差异亦有统计学意义[(2.36±0.20)mm比(3.31±0.22)mm，P=0.009] (图4D)。表明C57BL/6小鼠的心脏结构容易受异氟烷的影响。随着异氟烷浓度的增大C57BL/6小鼠的左心室壁变薄，左心室腔变大。

A：C57BL/6小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的舒张末期左室室壁厚度；B：C57BL/6小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的收缩末期左室室壁厚度；C：C57BL/6小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的舒张末期左室内径；D：C57BL/6小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下的收缩末期左室内径；aP<0.05，bP<0.01图4　异氟烷对C57BL/6小鼠心脏结构的影响

3讨论

作为一种非侵入性的评价方法，小鼠超声被广泛用于心血管基础研究中。清醒状态的小鼠心率快且好动，不易获取稳定的超声图像。通常选择麻醉状态下进行超声研究。由于生物安全性高且便于控制麻醉深度，异氟烷被广泛应用于小鼠超声中。但异氟烷麻醉对不同品系小鼠超声心动图参数有何影响，目前国内外鲜有报道。

本研究选用健康成年FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠，通过胸骨旁心脏短轴M型超声比较两种品系小鼠在1%和2%异氟烷麻醉下超声心动图参数的不同。研究结果表明，FVB/N小鼠在1%和2%异氟烷麻醉状态下测量的超声心动图参数均能客观地评价静息状态的心功能及心脏结构。而C57BL/6小鼠在1%异氟烷麻醉状态下能够维持良好的收缩功能，在2%异氟烷麻醉状态下收缩功能明显被抑制。此外，C57BL/6小鼠在1%和2%异氟烷麻醉下心脏结构指标亦明显不同。这说明FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠对异氟烷反应性不同。

FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠对异氟烷反应性不同，这可能是两种品系小鼠遗传背景不同导致的。FVB/N小鼠源自远交系Swiss鼠，而C57BL/6小鼠是一种标准近交系小鼠。FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠不仅对异氟烷的反应性不同，对其他一些药物的反应性也不同。我们的研究发现，β肾上腺素受体激动剂异丙肾上腺素不容易诱导FVB/N小鼠心脏肥大和纤维化[8]，而比较容易诱导C57BL/6小鼠心脏肥大和纤维化[10-11]。有研究表明，持续的异丙肾上腺素刺激导致FVB/N小鼠收缩功能障碍，而C57BL/6小鼠却表现为舒张功能障碍，并由此发现了80种与收缩功能相关的基因[12]。

综上所述，异氟烷麻醉剂能够一定程度地抑制小鼠心功能，这与之前的文献报道一致。但我们发现不同品系小鼠对异氟烷的反应性不同。C57BL/6小鼠的心功能容易被异氟烷抑制，而相同条件的FVB/N小鼠心功能不容易被异氟烷抑制。表明不同品系小鼠对异氟烷的敏感性存在差异。因此超声测量时，需要根据实验小鼠的品系选择合适的异氟烷麻醉条件。以获取最佳超声心动图和超声心动图参数。本研究结果揭示了FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠对异氟烷反应性的不同，并为FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠异氟烷麻醉条件的选择提供了参考。

利益冲突：无

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(本文编辑：谭潇)

Fund program：National Basic Research Program of China (No.2014CBA02003)；National Natural Science Foundation of China (No.81471893，No.81070078，No.81270157，No.91539123)；Beijing Municipal Natural Science Foundation (No.7102158).

Effects of isoflurane on echocardiographic parameters of FVB/N mice and C57BL/6 mice

ZhuBaoling，LiZijian

InstituteofVascularMedicine，PekingUniversityThirdHospital；BeijingKeyLaboratoryofCardiovascularReceptorsResearch；KeyLaboratoryofCardiovascularMolecularBiologyandRegulatoryPeptides，MinistryofHealth；KeyLaboratoryofMolecularCardiovascularSciences，MinistryofEducation；Beijing100191，China

【Abstract】ObjectiveTo evaluate effects of isoflurane on echocardiographic parameters of FVB/N mice and C57BL/6 mice. MethodsVisualSonics Vevo 770 Imaging System was used to obtain echocardiographic parameters of male FVB/N and C57BL/6 mice.Effects of isoflurane on cardiac contractive function and structure in two strains of mice were compared. ResultsFVB/N mice maintained normal cardiac contractile function and cardiac structural parameters under 1% and 2% isoflurane anesthesia.But FVB/N mice could not be well anesthetized and it was hard to capture a clear and stable image under 1% isoflurane anesthesia.C57BL/6 mice maintained a good contractile function under 1% isoflurane anesthesia.But the contractile function of C57BL/6 mice was obviously inhibited under 2% isoflurane anesthesia. Conclusions 2% isoflurane could be used in FVB/N mice.1% isoflurane could be used in C57BL/6 mice.

【Key words】Echocardiography；Isoflurane；FVB/N mice；C57BL/6 mice

(收稿日期:2016- 01-29)

Corresponding author：Li Zijian，Email：lizijian@bjmu.edu.cn

基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2014CBA02003)；国家自然科学基金项目(81471893、81070078、81270157、91539123)；北京市自然科学基金项目(7102158)

DOI：10.3969/j.issn.1007-5410.2016.02.012

通讯作者：李子健，电子信箱：lizijian@bjmu.edu.cn