速度向量成像技术与NT⁃proBNP评价北五味子对甲亢性心脏病大鼠的影响

侯睿 金铉顺 高艺花 金成子 郑斯琴 马伟平 孙丹丹

延边大学附属医院1影像二科，2心内科（吉林延吉 133000）；3延边大学药理学教研室（吉林延吉133000）；4海南省人民医院超声科（海口570100）

长期高水平甲状腺素引起的甲亢性心脏病是甲亢的常见并发症，如心肌肥厚及心肌纤维化等的心室重构表现。心肌纤维化又称心肌钙化，是长期反复心肌缺血缺氧所致。近年来发展的超声速度向量技术（velocity vector imaging technology，VVI）是无创评价心肌功能的一项技术，相比用二维图像追踪组织运动轨迹增加了速度的信息，与组织多普勒相比可以减少角度的依赖性[1]。通过利用超声像素的斑点追踪和边界追踪，以矢量方式跟踪计算心肌运动轨迹，可以综合评价分析心肌的运动功能。北五味子（Schisandra chinensis），为木兰科五味子的成熟果实，属药食两用植物。有研究表明北五味子具有多种药理作用[2-4]，作用部位涉及人体各个系统，其中北五味子的抗氧化作用已经被广泛地应用于医学研究中[5]。研究表明北五味子对改善心肌缺血有明显疗效，但北五味子能否治疗对因长期高水平甲状腺素刺激引起的心肌负荷过重从而导致的甲亢性心脏病的研究较少。本研究通过建立甲亢性心脏病大鼠模型，用北五味子水提物进行药物干预，并以VVI技术及血清NT⁃proBNP水平评价心脏功能来探究北五味子对心肌损伤的干预作用。

1 材料与方法

1.1 实验动物及模型制备5～6周龄SD（Sprague⁃Dawley）大鼠30只，体重180～200 g，购自延边大学实验动物中心，适应性喂养1周后，按体重随机分为对照组，甲亢模型组，药物干预组，自由饮食、饮水。根据前期预实验及相关造模文献[6]，每天皮下注射甲状腺素（L⁃thyroxin）0.5 mg/kg可以成功的复制甲亢性心脏病。模型组及药物干预组每天皮下注射甲状腺素（L⁃thyroxin）0.5 mg/kg，对照组每天皮下注射等量的生理盐水，药物干预组每日灌胃北五味子水提物2 g/kg一次，对照组每日灌胃给予等量蒸馏水。给药28 d后停止干预。

1.2 超声速度向量技术于实验前1日，禁食水。脱毛膏脱去大鼠前胸鼠毛，腹腔注射乌拉坦麻醉后，采用西门子Acuson S2000彩色多普勒超声仪，10V4探头（频率10 MHz），经心尖四腔心切面对大鼠行超声心动图检查并保存数据，脱机后进行VVI分析。描记心内膜，系统分析读取纵向峰值速度[Velocity（cm/s）]、纵向峰值应变[Strain（%）]和纵向峰值应变率[StrainRate（1/s）]。每只大鼠的VVI分析由高年资医生进行5次，取5次测量的平均值，见图1。

图1 VVI分析系统Fig.1 VVI analysis of left ventricular myocardial movement in rats

1.3 血液检测用30%乌拉坦1.3 g/kg腹腔注射对大鼠进行麻醉，经腹主动脉取血后，使用ELISA试剂盒检测大鼠血清中TT3、TT4及NT⁃proBNP的含量。

1.4 病理学检查开胸取心脏并称重，取左心室心肌组织1 mm3置于戊二醛中固定。PBS缓冲液冲洗并保存。交由延边大学电镜教研室处理后，用透射电镜观察左心室组织细胞及线粒体形态的改变。

1.5 统计学方法实验结果均用均数±标准差表示，采用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析处理，方差齐用LSD法，方差不齐用Dunnett，T2法，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 超声速度向量技术评价五味子对心肌功能的影响VVI读取的收缩期和舒张期纵向峰值速度（Vs、Vd）、纵向峰值应变（Sr）和收缩期及舒张期纵向峰值应变率StrainRate（1/s）中，模型组与对照组相比，Vs、Vd、Sr、收缩期SRr和舒张期SRr均低于对照组（P＜ 0.05），其中Vs、Sr组间差异有统计学意义（P＜0.01）。药物干预组与模型组相比，Vs、Vd、Sr、收缩期SRr和舒张期SRr均高于模型组（P＜0.05），其中Vs、Vd组间差异有显著性（P＜0.01）。见表1。

2.2 五味子对模型大鼠血清中TT3、TT4及NT⁃proBNP含量的影响模型组与对照组相比，血清TT3、TT4浓度增高（P＜0.05），药物干预组与模型组相比血清TT3、TT4浓度降低（P＜0.05）。药物干预组与对照组相比，血清TT3、TT4浓度差异无统计学意义（P＞0.05）。模型及药物干预组与对照组相比，NT⁃proBNP浓度差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表1 大鼠VVI各项指标结果Tab.1 Results of rat VVI indicators ±s

表1 大鼠VVI各项指标结果Tab.1 Results of rat VVI indicators ±s

注：与对照组比较差异有统计学意义，*P＜0.05，**P＜0.01；与模型组比较差异有统计学意义，#P＜0.05，##P＜0.01

Vs（cm/s）Vd（cm/s）Sr（%）收缩 期 SRr（1/s）舒张 期 SRr（1/s）对照组0.270±0.132 0.248±0.108 8.851±6.887 1.222±0.864 1.270±1.033模型组0.102±0.050**0.119±0.064*1.604±1.178**0.512±0.290*0.516±0.328*药物干预组0.292±0.145##0.288±0.129##6.492±3.674#1.287±0.781#1.266±0.684#

表2 ELISA检测大鼠血液结果Tab.2 ELISA detection of rat blood results±s

表2 ELISA检测大鼠血液结果Tab.2 ELISA detection of rat blood results±s

注：与对照组比较差异有统计学意义，*P＜0.05；与模型组比较差异有统计学意义，#P＜0.05

TT3（ng/L）TT4（ng/L）NT⁃proBNP（pg/mL）对照组68.866±7.336 123.560±22.827 2.291±0.188模型组87.699±12.015*166.446±45.347*2.328±0.285*药物干预组69.107±11.713#126.012±30.926#2.316±0.011*

2.3 电子透射显微镜观察五味子对心肌细胞超微结构的影响电子透射显微镜下观察3组大鼠心肌细胞超微结构示对照组心肌纤维结构排列整齐，线粒体致密。模型组可见心肌纤维结构排列紊乱、部分肌纤维断裂，线粒体肿胀、破裂。药物干预组可见心肌纤维结构较模型组排列整齐，肌纤维断裂数量减少，线粒体肿胀程度减轻，破裂的线粒体数量显著减少。见图2。

3 讨论

甲亢性心脏病病程进展长，临床症状显现晚，易误诊，严重影响患者预后。近年来研究表明，甲状腺激素与心血管疾病有着密切关系。长期高水平的甲状腺激素会导致一系列心血管疾病中心肌重构的改变，如心肌肥厚、肌纤维束及小血管周围纤维组织明显增加等[6]。而心肌纤维化是并发心力衰竭、心肌梗死、心律失常等常见心血管疾病的独立危险因素[7-8]。因此降低甲亢性心脏病患者的心肌纤维化程度对提高患者心功能预后有着重要的意义。研究表明，北五味子水提物的抗氧化、抗炎、抗自由基等作用对心肌具有保护作用[9]。

图2 大鼠左心室心肌组织电镜结果Fig.2 Electron microscopic results of left ventricular myocardial tissue in rats

血清TT3、TT4是诊断甲亢的特异性很高的指标。本实验中模型组与对照组相比，血清TT3、TT4浓度增高（P＜0.05），且电镜下观察3组大鼠的心肌组织示模型组较对照组心肌出现明显纤维化改变，证明甲亢性心脏病大鼠模型建立成功。模型组与药物干预组相比血清TT3、TT4浓度降低（P＜0.05）。药物干预组与对照组相比血清TT3、TT4浓度差异无统计学意义（P＞0.05）。电镜示药物干预组心肌纤维化程度明显好转，心肌结构更接近对照组，提示北五味子水提物对甲亢性心肌纤维化具有明显改善的作用。

NT⁃proBNP是心力衰竭、左室收缩功能异常及左心室肥厚疾病的诊断及预后评估的重要指标[10]。长期高水平甲状腺素引起的心脏病随时间的增加作用于大鼠心肌，使心肌收缩力先增强后减弱，早期心肌收缩力增强，心搏出量长期处于高水平，后期收缩力减弱，但心排出量仍然高于正常水平，导致心肌细胞肥大、心肌肥厚、心肌纤维化。本实验中模型组与对照组相比NT⁃proBNP浓度差异有统计学意义（P＜0.05），结合电镜结果，提示血中NT⁃proBNP的水平可以评价甲亢引起的心脏改变。但治疗后NT⁃proBNP水平低于模型组但未降至正常水平，药物干预组与对照组差异有统计学意义（P＜0.05），与模型组差异无统计学意义（P＞0.05）。这可能与NT⁃proBNP在血液中容易累积至较高浓度且清除较慢有关。

随着超声心动图技术的发展，VVI分析系统能够减少对角度的依赖和切面的局限性自动描记心内膜运动轨迹将更加客观、全面的评价心肌功能[11]。VVI用于人类心尖四腔心切面的研究有很多[12-14]，而动物方面的研究仅限于大动脉短轴切面或左室长轴切面[15-17]，因大鼠心脏体积小，常规超声扫查难度大，用于大鼠心底四腔心切面相关研究结果甚少。本研究根据预实验选取固定、脱毛方式和高频超声探头。由心脏超声诊断经验丰富的高年资医生在大鼠四腔心切面进行心内膜描记，利用VVI技术观察其左心室功能变化，共采集5次数据取平均值，结果表明收缩期和舒张期纵向峰值速度（Vs、Vd）、纵向峰值应变（Sr）及收缩期和舒张期纵向峰值应变率SRr模型组均低于对照组（P＜ 0.05）。药物干预组Vs、Vd、Sr、收缩期SRr和舒张期SRr均高于模型组（P＜0.05），符合NT⁃proBNP和电镜的结果，证明了模型的成功及北五味子对心肌的保护作用。

综上，北五味子水提物对甲亢性心脏病引起的心肌损伤有改善作用。北五味子水提物中包含很多成分，如木脂素、有机酸，其中五味子乙素为木脂素中含量最多的，已有实验证明五味子乙素对心肌梗死后心肌重构有明显作用[9，18-19]，结合本实验结果，还需进一步完善研究北五味子成分中抗氧化、抗纤维化作用对甲亢性心脏病的影响。