两种不同方法建立慢性心力衰竭大鼠模型的比较

两种不同方法建立慢性心力衰竭大鼠模型的比较

慢性心力衰竭（chf）是各种心血管疾病发生和发展的共同结论。CHF大鼠模型是研究CHF血流动力学和神经内分泌异常的重要实验模型。冠脉结扎术和腹主动脉缩窄术都是常用的建模方法,不同方法制备的CHF大鼠模型,心功能改变和特点不同。本实验采用冠状动脉结扎术和腹主动脉缩窄术制备CHF大鼠模型,比较两种CHF大鼠模型病理和病理生理特点,有利于实验模型的选择。材料和方法1动物中心、体质量清洁级Wistar雄性大鼠(购自第三军医大学实验动物中心),体质量(220±10)g。随机分为正常对照组(Control组)8只,冠脉结扎组(A组)12只,腹主动脉缩窄组(B组)12只。2肾移植前降支ld50(1)A组:2.5%戊巴比妥钠(35mg/kg)腹腔麻醉,行气管切开术及气管插管,连接呼吸机(江西特力麻醉呼吸设备公司出品,TKR-200C型动物呼吸机)予以正压通气,潮气量30ml/100mg体质量,自胸骨左缘开胸,暴露心脏,距主动脉根部5mm处,用6-0眼科无创缝合丝线结扎冠脉左前降支。结扎后心室壁颜色变暗,心电图ST段抬高伴肢体导联R波高尖,即为结扎成功。(2)B组:10%乌拉坦(0.7g/kg)腹腔麻醉,打开腹腔,肾动脉分叉上方游离腹主动脉约1cm长,与腹主动脉平行放置7号钝针头,一同结扎后使肾脏出现缺血外观,抽出针头,使腹主动脉部分狭窄,狭窄处内径0.7mm。两组大鼠术后均予青霉素40万U/只抗感染治疗2d。所有大鼠均饲以鼠料和瓶装饮用水。3聚苯乙烯/pe-20导管出气动力学bd的检测冠脉结扎术和腹主动脉缩窄术后8周,2.5%戊巴比妥钠腹腔麻醉,固定后分离右颈总动脉和左股动脉,丝线结扎远端,动脉夹夹住近心端,经右颈总动脉插入充满0.05%肝素生理盐水的聚苯乙烯/PE-20导管至左心室,连接MPA-2000多导生理记录仪(第二军医大学生产),稳定5min后记录心率(HR)、左室收缩压(LVSP)、左室舒张末压(LVEDP)、左室压力上升和下降最大速率(+/-dp/dtmax),同时经股动脉插管同步记录动脉收缩压(BPs)、动脉舒张压(BPd)。最后经右颈总动脉插管取血,处死大鼠并摘除心脏。4左、右心室质量指数lvwi、rvwi电子天平分别称取左、右心室重(LVW、RVW),左心室包含室间隔,计算左、右心室质量与体质量(BW)之比,即为左、右心室质量指数(LVWI、RVWI)。5心肌组织的形态观察各组均在左室冠状面中部切取环状心肌组织块(A组包含心肌梗死区),4%多聚甲醛固定,常规石蜡包埋切片,HE染色。6统计学显著性检验t数据均以均数±标准差(ˉx±s)(x¯±s)表示,组间比较采用非配对t检验,多组间比较采用方差检验,P<0.05,P<0.01表示具有统计学显著性意义。结果1实验大鼠一般资料A组8周后共存活8只,总死亡率为33%,其中术中、术后48h内死亡3只,48h~8周死亡1只,死因多为严重心律失常、呼吸衰竭、急性心力衰竭和出血。该组大鼠接近实验终点8周时,出现进食和活动量显著减少、呼吸急促等表现。B组术后8周存活10只,总死亡率17%,死因多为麻醉意外、术后感染及心力衰竭,该组大鼠术后8周表现与A组相似。2l组与l组差别A组体质量较Control组降低15%(P<0.01),B组体质量与Control组无差别(P>0.05)。两种CHF模型大鼠心室质量指数均较Control组升高,A组左、右心室质量指数(LVWI、RVWI)升高28%、40%,B组LVWI、RVWI升高23%、40%,以A组LVWI升高更明显(P<0.05)。见表1。3两组bps、bpd、lvsp和+/-dp/dtx的比较三组大鼠HR无显著性差异(P>0.05)。两种CHF模型大鼠与Control组相比,BPs、BPd、LVSP、和+/-dp/dtmax均显著降低(P<0.01),LVEDP显著升高(P<0.01),A组BPs、BPd、LVSP和+/-dp/dtmax较B组降低更为显著(P<0.05),见表2。4大鼠心肌组织病理学检测结果见表1病理巨体检查发现:①Control组心脏形态正常。②A组大鼠心脏增大,左室形成透壁性心肌梗死,累及游离壁大部,梗死区心肌为白色菲薄瘢痕组织代替,左室腔扩大,左室壁显著增厚。③B组大鼠心脏亦增大,以左室腔扩大为主,左室壁增厚不如A组显著,左房血栓多见。病理组织切片观察发现:①Control组心肌纤维结构清楚,排列整齐。②A组:梗死区心肌细胞坏死,被纤维组织替代,纤维排列混乱夹杂大量增生小血管;部分心肌细胞增生肥大,被纤维组织包裹、分隔,伴大量炎性细胞浸润;非梗死区心肌细胞代偿性肥大,排列较紊乱。③B组:无心肌细胞坏死,主要表现为心肌细胞肥大,肌纤维排列紊乱,小血管壁增厚,间质增生伴少量炎细胞浸润。压力负荷型chf大鼠心功能病理模型的建立冠脉结扎术建立的是低心输出量型CHF模型,其机制是通过结扎冠状动脉前降支造成急性心肌梗死,使心输出量(CO)和射血分数(EF)降低30%左右,+/-dp/dtmax降低,LVEDP和静脉压升高。有文献报道冠脉结扎术后4周即可观察到左室腔扩张,心脏球形样变,HW/BW、LVWI与RVWI均显著增加,表明冠脉结扎术后4周已发生明显心室重塑。从心肌肥厚发展到心力衰竭,达到判定标准一般需8~12周。观察A组血流动力学指标发现:大鼠心功能显著降低,血流动力学参数中反映左室收缩功能的参数LVSP和+/-dp/dtmax分别较对照组降低29%和39%;反映左室舒张功能的参数LVEDP较对照组升高了5倍多,表明冠脉结扎术后8周大鼠心脏收缩和舒张功能均严重受损,达到CHF模型标准,说明冠脉结扎术是建立大鼠CHF模型的有效方法。腹主动脉缩窄术建立的是压力超负荷型CHF模型,其机制是通过缩窄腹主动脉,使主动脉压力升高,心脏后负荷增加,心肌代偿性肥厚,心室容积增加,心脏扩大,后期心脏失代偿,最终形成心力衰竭。文献报道腹主动脉缩窄术后4周即可观察到心肌肥厚,但心功能尚处在代偿阶段,主要表现为射血分数降低,LVEDP和+/-dp/dtmax无显著下降,LVSP甚至升高。至术后6~8周方可观察到LVEDP≥15mmHg(1mmHg=0.133kPa),表明CHF模型建立成功。观察B组大鼠血流动力学参数发现:LVSP和+dp/dtmax较对照组分别降低15%和29%,LVEDP也较对照组显著升高,提示腹主动脉缩窄术后8周,大鼠心功能受损程度达到CHF模型要求,建模成功。两种CHF模型相比,A组心功能指标恶化程度较B组显著;病理切片也显示A组存在心肌细胞坏死和大量胶原纤维增生,B组则以心肌细胞肥大、排列紊乱为主。表明相同时间周期下,冠脉结扎术建立的CHF模型心衰程度更严重,这也是该方法建模死亡率较高的原因之一。与腹主动脉缩窄术相比,冠脉结扎术操作复杂,心梗面积至少要>20%才能造成CHF,结扎部位过低会建模失败,过高又增加动物死亡率。故用冠脉结扎术制备心衰模型,相对耗时长,动物死亡率高,建模所需费用相对偏高。但冠脉结扎术所建CHF模型能很好模拟心肌梗死后心肌肥大,并逐渐演变到心力衰竭的全部病理过程,模型呈现的心力衰竭和神经内分泌激活方式与人类心衰过程相似。尤其是模型梗死区周围凋亡细胞的增加,心肌细胞和亚细胞的改变包括SRCa2+ATPasemRNA及蛋白表达水平下降,SRCa2+ATPase活性降低,L型钙通道受体密度降低等与人类心衰相仿。与冠脉结扎术相比,腹主动脉缩窄术操作较简单、费用低,可以模拟压力负荷增高导致心脏肥厚直至心力衰竭的病理过程,自Desjardins等建立第一个流出道狭窄模型以来,被广泛用于研究压力超负荷型CHF的病理生理学机制以及药物治疗效果,是常用的CHF动物模型之一,但该模型心肌细胞结构改变和钙转运与人有差异,研究CHF心肌细胞和/或亚细胞变化时该模型不应作为首选。实验结果显示:A组LVWI较B组升高更明显。LVWI是左室质量与体质量之比,实验终点时A组体质量较B组显著减轻(P<0.05),导致本实验中使用LVWI这一指标来比较两种CHF模型心室肥厚程度时会出现偏差。建立正确反映CHF病理生理特点的动物模型,能为研究CHF病理生理机制提供资料,还能促进新药、新技术的研发与应用。采用新方法建立的各种CHF模型较以前更能满足研究者需要,例如采用S