小型猪离体心脏非工作模型建立中灌注液钾离子浓度的观察▲

廖远璐 杨巧玲 陆有泽 陈金夏 黄章锐 冯志强 银世杰 莫安胜*

(1 广西中医药大学，广西南宁市 530001；2 广西中医药大学第一附属医院，广西南宁市 530023)

心血管疾病是导致人类死亡的主要原因。为了降低心血管疾病的死亡率，需要对心血管疾病进行研究。但在很多时候都不能以人为研究对象。因此，需要寻找能够替代人的实验动物。猪的心血管解剖及生理与人类较为相似且体型相对较小，是研究心血管疾病的理想实验动物。心脏不停跳模型是心血管生理、病理生理、药理及移植研究常需要建立的模型。然而，用大动物建立心脏不停跳模型可以借鉴的经验不多。本研究在原有的实验基础上[1-3]就巴马小型猪离体心脏非工作模型(离体空跳心脏模型)建立中灌注液钾离子浓度进行观察，以期为心血管疾病的研究提供参考。

1 资料与方法

1.1 动物与材料 实验动物选择体重为25～30 kg的健康成年广西巴马小猪5头(广西大学提供)；实验材料主要有电子秤(无锡计量器械厂)、采血袋(长春泰尔茂医用器具有限公司)、去白细胞滤器(长春泰尔茂医用器具有限公司)、动物呼吸机(上海奥尔科特生物科技有限公司)、体外循环机(自行组装)、心脏停跳液(Custodio HTK-solution，简称HTK液)(克勒北京药业有限公司)、生化仪(深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司)等。

1.2 实验方法

1.2.1 准备与动物麻醉 实验猪于术前禁食12 h，禁饮6 h。予实验猪臀部肌注阿托品0.05 mg/kg、咪达唑仑0.2 mg/kg、氯胺酮10 mg/kg[4]，待实验猪安静后，于耳缘静脉建立静脉通道并固定于实验台，依次静脉推注咪达唑仑0.1 mg/kg、舒芬太尼1 μg/kg、丙泊酚2 mg/kg和顺阿曲库铵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 从供血猪采取肝素化全血装入采血袋中，经白细胞滤器去除白细胞和血小板后装入心脏灌注装置。灌注液中加入红细胞保存液、贺斯、甲基强的松龙、成人型复合维生素、胰岛素、肾上腺素、二磷酸果糖、10%葡萄糖、10%葡萄糖酸钙、5%碳酸氢钠、10%氯化钾和25%硫酸镁。

1.2.3 离体心脏模型的建立 实验猪全身麻醉后进行气管插管，用呼吸机辅助呼吸，注意监测呼吸和血压。经胸部正中切口切开心包，全身肝素化后切断头臂干，插入灌注管收集肝素化动脉血。待心脏收缩减弱后开始阻断主动脉并灌注HTK液使心脏停跳，切断降主动脉起始部、主动脉弓的两大分支、上腔静脉、下腔静脉及肺静脉，取出心脏。用生理盐水冲洗冠脉系统(注意防止气栓)及心腔后头臂干的灌注管，连接体外循环机进行心肌灌注。每隔1 h取灌注液进行检测。

1.3 监测指标 监测离体心脏跳动情况，并使用生化仪检测不同时点灌注液中的钾离子浓度。

2 结 果

5例小型猪离体心脏恢复跳动并维持空跳6 h。灌注液钾离子浓度相对稳定，钾离子浓度在T0和T6时点浓度较高，但两者比较，差异无统计学意义(P=0.881)；7个时点钾离子浓度之间差异均无统计学意义(均P>0.05)。不同时点的灌注液钾离子浓度见表1。

表1 不同时点的灌注液中钾离子浓度 (，mmol/L)

3 讨 论

巴马小型猪在解剖结构和生理学方面与人类有较大的相似性[5]，且体型相对较小，是心血管系统疾病研究的理想实验动物[6]。心血管生理、病理生理、药理及移植研究常需要建立心脏不停跳模型。然而，用大动物建立心脏不停跳模型可以借鉴的经验不多。既往的实验中曾因未用生理盐水清洗心腔和冠脉系统，出现灌注液高钾导致离体心脏灌注后未能恢复跳动的情况。我们总结实验经验，并在原有的基础上进行改进，完成了巴马猪离体心脏空跳模型的建立。

既往研究认为建立心脏离体空跳模型必须安置左心室引流管[3]。但随着对心脏离体空跳模型认识的深入，我们发现未安置左心室引流管也是可行的。我们在完善实验步骤后进行了5例小型猪离体心脏非工作模型建立的实验，并取得了较满意的结果。实验中5例小型猪离体心脏维持空跳6 h，未见心脏明显扩大。这可能是因为心脏在空跳时，回流入左心室的少量血液可以经过二尖瓣口反流至左心房再经过肺静脉流到储存罐，而右心室的少量回流血液可以经肺动脉泵出，左心房少量回流血液经肺静脉流出心脏，右心房少量回流血液经腔静脉流出心脏，因而心腔潴留的血液不多。

维持灌注液电解质的相对稳定对于建立离体心脏空跳模型十分重要。钾离子是维持心肌细胞静息电位的重要离子，还参与心肌细胞动作电位的发生。切取心脏后使用生理盐水灌洗心腔和冠脉系统，可避免高钾的HTK液进入离体灌注循环而导致灌注液高钾。本研究中5例小型猪离体心脏空跳模型的建立过程我们均用生理盐水灌洗心腔和冠脉系统。灌注液钾离子在T0和T6时浓度较高,但各时点钾离子浓度比较差异无统计学意义，提示灌注液中钾离子浓度维持相对稳定。T0时灌注液中钾离子浓度较高可能是因为灌注液和心脏的温度都较低，而低温时细胞膜的钾离子-钠离子ATP酶活性下降，导致细胞外的钾离子未能及时转运到细胞内。T6时灌注液中钾离子浓度较高可能与体外循环红细胞破坏有关，红细胞破坏后细胞内大量的钾离子释放入灌注液内导致钾离子浓度升高。此外，灌注液的酸碱度也会影响钾离子浓度。灌注液偏酸性时，细胞内的钾离子转移到细胞外，导致灌注液的钾离子浓度增高；灌注液偏碱性时，细胞外的钾离子转移到细胞内，导致灌注液的钾离子浓度降低。

研究[3]发现，离体心脏空跳模型的建立除了与灌注液的钾离子关系较大外，与灌注液的钙离子关系也很大。钙离子是维持正常心肌细胞膜结构完整性的必要条件，也是参与心肌兴奋-收缩耦联的重要离子。而钙离子与钾离子一样受到温度以及酸碱度的影响。维持离体心脏空跳需要将血钾离子和血游离钙离子的比例控制在恰当的范围。但对于维持离体心脏空跳的最佳比例为多少、具体机理是什么，仍不得而知，这可能需要更多的研究。

综上所述，建立离体心脏空跳模型需要维持灌注液中钾离子浓度的相对稳定，离体心脏保存期间无需放置左心室引流管，而切取心脏后使用生理盐水灌洗心腔和冠脉系统是避免灌注液高钾的关键步骤。