心梗后心电生理和左室功能变化的大鼠心电图和心脏超声心动图监测

心梗后心电生理和左室功能变化的大鼠心电图和心脏超声心动图监测

心血管疾病是一种危及人类生活的严重疾病。为了解决这个问题，世界各国都投入了大量的劳动力。心肌梗死动物模型的建立与应用,是研究人类心肌梗死病理、诊断及治疗的基础,对于研究人类心肌梗死的发生,发展及转归具有重要价值。因此,建立具有稳定性高,重复性强,存活时间长的大鼠心肌梗死模型对于心肌梗死的基础研究有重要的应用价值。本实验在小动物呼吸机辅助呼吸下开胸结扎冠状动脉左前降支建立大鼠心肌梗死模型,效果良好且手术成功率高,术后12周存活率较高,术后分三个时段采用ECG和UCG检测心梗后心电和左室功能变化效果良好,达到了建立高效,稳定且存活时间长的大鼠心肌梗死模型的目的。1材料和方法1.1心梗组和假手术组间的分组健康Wistar大鼠60只,体质量200～250g,雌雄各半,随机分为假手术组和心梗组,每组30只。均由广西医科大学实验动物中心提供【SYXK(桂)2003-0005】。1.2主要材料10%的水合氯醛溶液,常用手术器械,自制的无损伤镊子和圆头金属小勺,眼科开睑器。1.3呼吸支持下呼吸困难的模型建设1.3.1麻醉前注射麻醉心梗组大鼠称重后,用10%的水合氯醛溶液按400mg/kg腹腔注射麻醉。将四肢固定在手术板上,手术野皮肤剪毛,碘酒、酒精消毒,铺消毒巾,连接心电图机,用标准的肢体导联进行ECG监测。1.3.2小动物呼吸分离颈部正中皮肤肌肉,暴露气管,用5号注射器针头小心斜刺入气管内约1cm,针尾紧套一柔软橡胶管与小动物呼吸机(TKR-200C小动物呼吸机,江西特力麻醉呼吸设备公司)出气管相连,调整工作压力为0.01MPa左右,吸呼比1∶1.5,通气频率为60次/分。1.3.3心梗模型的建立参考Tang等方法,于胸骨正中偏左约1cm,第2肋和第5肋为上下界行纵向切口,长约2cm,切开皮肤。用弯止血钳钝性分离皮下组织及胸大肌和前锯肌交界处,在靠近胸骨缘处止血钳钝性分离第3、4肋间隙进胸,眼科剪小心剪断第3、4肋,眼科开睑器置入切口并撑开暴露心脏。用眼科镊小心提起心包,眼科剪剪开充分暴露心脏,用自制的圆头金属小勺小心的撇开左心耳,于左心耳与肺动脉圆锥间以左冠状静脉为标识,左心耳根部下2～3mm用6-0无创伤缝线穿过冠状动脉左前降支,进针深度约0.5mm,结扎左冠状动脉前降支。结扎后局部心肌由鲜红变为暗紫色,外膜苍白,收缩力降低,心室膨胀,ECG显示肢体导联的QRS波峰降低,J点上移,ST段明显上抬0.2mV即初步判定心梗模型已建立(见图1)。逐层缝合胸部切口,关胸。拔除气管内5号针头,无需缝合气管和肌肉,直接缝合气管外皮肤。术后肌注青霉素80万单位三天预防感染。假手术组开胸后冠状动脉左前降支下穿过缝合线,但不结扎。1.4ecg检测心电生理术后10min,4、8和12周在上述麻醉方法下麻醉大鼠,四肢皮下插入针电极,描记标准的肢体导联ECG,电极位置参照人的相应部位。1.5左室代位设计术后4、8和12周在上述麻醉方法下麻醉大鼠,采用彩色多普勒超声心动图仪(美国惠普公司5500型)检测左室舒张末期内径(LVIDd),左室收缩末期内径(LVIDs),左室射血分数(EF)和左室短轴缩短率(FS)。所有超声测值均取3个心动周期的平均值。1.6心肌组织结构观察术后12周将大鼠断颈取出心脏,用4℃生理盐水冲洗血液,用滤纸吸去水份后剪除血管组织、左右心房及右心室,在左心室冠状面梗死区中部,切取厚约2～3mm环状心肌组织块,中性福尔马林固定,石蜡包埋切片,切片厚度3～4μm,苏木素-伊红染色(HE染色)后显微镜下观察心肌组织结构。2结果2.1两组大鼠术后情况两组大鼠在术后即刻恢复自主呼吸并脱离呼吸机,于术后2～4h恢复清醒,心梗组恢复较慢。心梗组30只大鼠,术中因不小心钩中肺动脉死亡1只,术后24h因呼吸功能恢复差死亡2只,因急性心力衰竭死亡2只,术后72h共有25只大鼠存活,存活率为83.3%;术后12周因慢性心力衰竭死亡3只,存活12周以上大鼠共22只,存活率为73.3%。假手术组15只大鼠,术中因不小心钩中肺动脉死亡1只,术后24h因呼吸功能恢复差死亡1只,术后72h共有13只大鼠存活,存活率为86.6%;术后12周无一例死亡。两组大鼠术后10min行ECG示,假手术组Ⅰ、Ⅱ导联R波振幅降低,S-T段升高但不超过0.2mV;心梗组Ⅰ、Ⅱ、avL导联R波振幅降低,J点上移,S-T段呈弓背向上升高超过0.2mV(图1)。2.2ecg与velp型导联的s-t段假手术组术后4、8和12周与术前的ECG相比无特殊改变。心梗组术后4周ECG示Ⅰ和avL导联呈QS型,升高的S-T段基本回落(图2);与假手术组相比,心梗组术后4、8和12周的PR间期、QRS时限、QT间期和QTc间期均明显延长,均为P<0.01。见表1。2.3节段性运动异常UCG检查发现,假手术后12周左心室腔正常大小,运动幅度好。心梗组术后4周左心室腔稍扩大,运动幅度尚可;术后8周左心室腔较前扩大,前壁变薄,运动幅度下降;术后12周左心室腔明显扩大,前壁更薄,运动幅度明显下降,可见节段性运动异常(HK),见图3(彩插3)。测定两组左室功能结果示,与假手术组相比,心梗组术后4周、8周和12周的LVIDd和LVIDs显著增加,均为P<0.01,EF和FS则显著下降(均为P<0.01)。见表2。2.4梗死区组织去除心肌细胞大鼠心肌梗死后12周,肉眼观察心梗组心脏体积较假手术组心脏体积增大,梗死区变薄、苍白、室壁塌陷。光镜下,梗死区被纤维结缔组织替代,其间可残留少量心肌细胞,梗死边缘区可见部分毛细血管增生。梗死区和非梗死区分界清楚。以上改变说明了结扎冠状动脉左前降支引起心肌缺血性坏死。见图4(彩插4)。3讨论3.1呼吸功能的恢复—心肌梗死模型建立的体会①麻醉药物的选择及麻醉的深浅是手术成功的前提:文献报道多种麻醉药如氯胺酮、戊巴比妥和复合麻醉药等均可用于大鼠麻醉,疗效不一。本研究采用10%水合氯醛溶液按400mg/kg腹腔注射,注射后2～3min便可起效,麻醉效果好且程度较轻,有利于术后自主呼吸的恢复和苏醒,同时10%水合氯醛价格便宜,注射途径方便,是较理想的大鼠麻醉药物。②开胸手术容易造成大鼠气胸,为提高手术成功率,采用小动物专用呼吸机辅助呼吸对手术的成功很重要。文献上采用气管切开的方法连通呼吸机,对气管损伤较大,且术后还要进一步缝合气管。本研究采用5号注射器针头小心斜刺入气管内约1cm,针尾紧套的软橡胶管与小动物呼吸机出气管相连,方法简单,通气效果好,且对气管损伤小,术后不需缝合气管而直接缝合颈部皮肤。③大鼠开胸采用纵向切口,部位为胸骨正中偏左约1cm,第2肋和第5肋为上下界的长约2cm区域。该区域的肌肉易于钝性分离,出血少,且减断肋骨后用眼科开睑器小心撑开胸腔即可很好的暴露肺动脉圆锥,左心耳和左室大部分前壁。因大鼠麻醉后心率还在每分钟380～500次左右,所以对冠状动脉的结扎要快且小心,一般要在减开心包后30s内完成。进针深度约0.5mm,钩得太浅达不到结扎的目的,钩得太深或者钩中左心耳、肺动脉等则易出血。本研究中有2例不小心钩破肺动脉,出血多且无法止血,3min后就因大出血而死亡。由于结扎时用自制的圆头金属小勺撇开左心耳,所以钩中的左心耳的机率较少,且左心耳的出血常可用棉签压迫后止血。④术后大鼠能否脱离呼吸机主要取决于大鼠的自主呼吸功能恢复的状况。本研究对体质好的大鼠按体重计算麻醉药的用量,对体重偏小和衰弱的大鼠则适当减少麻醉药的用量,因麻醉程度较浅,大鼠均于缝合皮肤结束后便可恢复自主呼吸和脱离呼吸机。2例大鼠因为麻醉过深,术后呼吸功能恢复差而死亡。另外,2例大鼠因为结扎动脉部位过高造成梗死面积过大,术后即刻发生急性左心衰竭死亡。⑤慢性心肌梗死大鼠死亡常见的原因为慢性心衰、感染和心律失常。本研究中1例大鼠于术后8周左右死亡,2例大鼠于术后12周左右死亡。因此,术中减轻创伤,术后使用抗生素和改善饲养环境对于大鼠心梗后长期存活是很重要的。3.2心肌梗死模型制作成功率单次给药术后12周ecg结果示心梗组术后10minECG均出现Ⅰ、Ⅱ、avL导联J点上移,S-T段呈弓背向上抬高,幅度超过0.2mV,伴R波振幅降低,初步提示心肌梗死模型制作成功。术后4周、8周和12周ECG结果示,左胸导联(I和avL导联)呈QS型,升高的S-T段回落,进一步提示心肌梗死模型制作成功。此外各导联中PR间期,QRS时限,QT间期和QTc间期均较假手术组延长,提示了心肌缺血和心律失常密切相关,心肌梗死后晚期发生的心律失常可能是由于心肌缺血和梗死区域的心肌细胞不正常的电生理特性引起的。3.3大鼠急性心肌梗死模型的构建与假手术组相比,心梗组4、8和12周的UCG检查发现LVIDd和LVIDs显著增加,射血分数EF和FS显著降低,提示心肌梗死后晚期左心室发生了心室重构,梗死区心室壁变薄,运动幅度减弱,使得心梗后血流动力学恶化,左室收缩和舒张功能均显著降低。本研究通过分析大鼠麻醉,小动物呼吸机使用,开胸并