缩短分数、等容收缩时间等超声指标对异丙肾上腺素诱导的大鼠心肌损伤诊断价值研究

赵秀娟，雷晓慧

(1.西北妇女儿童医院医学超声中心,陕西 西安 710061;2.新长安妇产医院超声科,陕西 西安 710016)

心力衰竭(Heart failure,HF)是指各种原因所致心输出量不能满足机体代谢需要，是一种表现为神经内分泌激活、心功能受损、全身血流分布异常、循环障碍为主的综合征。心力衰竭是许多心血管疾病终末期的共同通路，也是60岁以上老年人最主要的死亡原因[1-2]。心力衰竭的发病机制还不明确，动物模型分析是当前一个重要的研究途径[3]。特别是异丙肾上腺素诱导的心肌损伤大鼠是一个稳定、可靠的心力衰竭模型，可反映大鼠的心功能变化情况[4]。心功能是评价心力衰竭程度的重要指标，但是有创获得血流动力学指标的方法具有一定的不足，应用的可重复性比较低[5]。超声是临床上常用的检查心脏结构与功能的重要方法，具有直观、无创、连续、准确等特点，可有效评价心脏的收缩与舒张功能[6-7]。特别是通过实时超声可观察到大鼠心脏解剖结构，也能够通过测量左心室跨壁各层心肌的形变，评价心肌的力学功能情况，从而在整体上评价大鼠心脏的功能情况[8-9]。本研究建立了异丙肾上腺素诱导的心肌损伤大鼠模型，并采用缩短分数(Fraction shortening，FS)、等容收缩时间(Iso volumetric contraction time，IVCT)等超声指标评价了该模型大鼠的心功能状况，希望明确超声对心力衰竭大鼠心功能评价的可行性，现总结报告如下。

1 材料与方法

1.1 主要实验材料 清洁级雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠(体重200～220 g，n=48)购自南京君科生物工程有限公司，在本院实验动物中心进行饲养(检证字号282422)。所有大鼠分笼饲养，每笼4～6只，实验环境：室温20～24 ℃，相对湿度45%～65%。大鼠饲养于安静、有良好通风和空气过滤系统的环境中，饲养过程中使用无菌饮用水及标准啮齿类动物饲料，每2 d更换笼具、垫料，水与饲料由大鼠随意摄取。本次实验已取得动物实验伦理委员会的允许，并严格按照国际动物保护协会规定进行操作。肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)测定试剂盒均购自南京建成生物制品研究所，异丙肾上腺素购自上海禾丰制药有限公司，戊巴比妥钠购自上海化学试剂公司，彩色多普勒超声诊断仪为GE Vivid E95型(探头为12 s型，超声波发射频率为12 MHz)。

1.2 大鼠分组与建模 将大鼠随机平分为两组：模型组与对照组，在适应性喂养2周后进行建模。建模过程：模型组大鼠背部皮下注射3 ml/(kg·d)异丙肾上腺素，对照组大鼠皮下注射等量的蒸馏水。1次/d，持续7 d。

1.3 观察指标 ①每日观察大鼠的皮毛、饮食、呼吸频率、活动与精神状况。②在建模前、建模第7天测定大鼠的体重。③在建模前、建模第7天采用超声评价大鼠心功能，过程：采用水合氯醛溶液腹腔注射麻醉大鼠并固定，使用超声探头对大鼠心脏进行扫查，合理调整探头，以可以清晰的显示大鼠胸骨旁左心室乳头肌短轴切面为准。在左心长轴切面上测量并记录大鼠心脏的FS与IVCT等指标。④在建模第7天与第14天每组各处死12只大鼠，沿着大鼠的剑突下肋缘水平剪开腹壁，在下腔静脉内取血1 ml，4 ℃冰箱放置30 min后，4000 r/min离心4 min，取上层血清，采用全自动生化仪分析检测血清CK与LDH含量。⑤取处死大鼠的心肌组织，制成病理组织，在光镜下进行病理形态评分。0分：肌纤维排列整齐，横纹清晰，无细胞肿胀；1分：心肌细胞混浊肿胀，间质水肿，部分心肌可见少量散在点状凝固性坏死；2分：心肌坏死呈局灶性分布，灶间无连接；3分：心肌呈广泛的片状坏死，部分坏死灶间相互连接；4分：可见有较多融合的大片状坏死灶，累及心壁全层。

2 结 果

2.1 两组大鼠建模前后体重比较 所有大鼠都存活，对照组大鼠生长状态良好，饮食及活动正常。模型组大鼠表现为活动能力下降、精神状态差、脱毛、呼吸加快、光泽减退等。两组大鼠建模第7天的体重高于建模前(P<0.05)，模型组低于对照组(P<0.05)。见表1。

表1 两组大鼠建模前后体重比较(g)

2.2 两组大鼠建模前后FS、IVCT比较 模型组建模第7天的FS、IVCT低于建模前(均P<0.05)，也低于对照组(均P<0.05)，对照组建模前后FS、IVCT对比差异无统计学意义(均P>0.05)，见表2。

表2 两组大鼠建模前后FS、IVCT比较

2.3 两组大鼠建模不同时间点的血清CK、LDH水平比较 模型组建模第7天与第14天的血清CK、LDH水平都高于对照组(均P<0.05)，见表3。

表3 两组大鼠建模不同时间点的血清CK、LDH水平比较

2.4 两组大鼠建模不同时间点的心肌组织病理评分比较 模型组建模第7天与第14天的心肌组织病理评分都高于对照组(P<0.05),见表4(图1)。

图1 两组大鼠建模不同时间点的心肌组织病理染色情况(HE染色，×400)

表4 两组大鼠建模不同时间点的心肌组织病理评分比较(分)

2.5 FS、IVCT与其他指标的相关性 在建模第7天，Pearson分析显示FS、IVCT与CK、LDH、心肌组织病理评分存在相关性(均P<0.05)，见表5。

表5 FS、IVCT与其他指标的相关性

3 讨 论

心力衰竭为各种心脏疾病的终末阶段，伴随有血流动力学负荷过重、大量炎性因子释放、心脏细胞受损、心室泵血和充盈功能受损等[10]。该病在临床上多表现为乏力、水肿等症状，可反复发作，且病情顽固。当前对心力衰竭的治疗水平显著提高，但心力衰竭的病死率一直居高不下，5年存活率甚至低于一些恶性肿瘤，为此加强其早期诊断具有重要价值[11]。目前建立心力衰竭模型的方法很多，异丙肾上腺素可增加心输出量，改善周围组织的血流灌注，使心室发生重构，导致心肌损伤，是一个成熟的心力衰竭动物模型[12-13]。本研究显示两组大鼠建模第7天的体重高于建模前(P<0.05)，模型组低于对照组(P<0.05)；模型组建模第7天与第14天的心肌组织病理评分都高于对照组(P<0.05)，表明异丙肾上腺素诱导的心肌损伤大鼠模型建模成功。

心力衰竭的发生与发展是一种复杂的病理生理过程，在该过程中，心脏不能泵出足够的血液以满足组织代谢的需要，主要伴随有心排血量下降与血流动力学障碍。特别是血流动力学异常可激活神经内分泌系统，可直接损害心肌和加剧血流动力学异常[14]。超声诊断心功能具有方便、快速、无创、可重复测量等特点，特别是能对左心室的结构和功能进行量化评价。其中二维超声斑点追踪成像的分层应变分析技术能够通过测量左心室跨壁各层心肌的形变，能早期发现心肌功能的变化情况[15-16]。本研究显示模型组建模第7天的FS、IVCT低于建模前(均P<0.05)，也低于对照组(均P<0.05)，对照组建模前后FS、IVCT对比差异无统计学意义(均P>0.05)。特别是当前其他超声心功能指标测量的可重复性较差，因此通过动态观察FS、IVCT指标可以动态评价心力衰竭大鼠的左室重构情况[17]。

在心力衰竭发病早期，左室游离壁的活动减弱或消失可导致左室进一步发生重构；在心力衰竭发病晚期，异常节段心肌间质纤维化及疤痕形成，导致左室进行性扩大，伴随有心脏收缩与舒张功能减退[18]。本研究显示模型组建模第7天与第14天的血清CK、LDH水平都高于对照组(均P<0.05)。CK、LDH是评价心力衰竭机体心肌缺血损害较客观的指标，也是判断细胞损伤的重要标志。心力衰竭发生后，参与正常心肌细胞功能调节和氧代谢的CK、LDH可大量释放入血中[19-20]。本研究Pearson分析显示心力衰竭大鼠的FS、IVCT与CK、LDH、心肌组织病理评分存在相关性(均P<0.05)。从机制上分析，异丙基肾上腺素可引起心肌损伤，造成弥漫性心肌坏死，使得CK、LDH大量释放，引起细胞内钙超负荷，导致大鼠出现能量代谢障碍，也使得FS、IVCT下降，从而影响大鼠的心肌收缩力，导致心脏功能恶化[21-22]。本研究也存在一定的不足，没有分析其他超声指标的诊断价值，也没有进行其他模型分析，将在后续研究中进行探讨。

总之，异丙肾上腺素诱导的心损伤大鼠具有很高的建模成功率，可表现为超声FS、IVCT增加，也伴随有心肌损伤与体重增加速率降低，FS与IVCT可有效诊断心肌损伤大鼠的心功能状况。