心梗后心衰大鼠心肌收缩功能超声心动图评价及心室重塑机制研究

摘要

心力衰竭是一种机制独特而复杂的病理生理过程，也是许多疾病终末期的共同通路。来源于动物模型的研究为认识其机制提供了大量的资料。大鼠因为其对实验的耐受性好，心脏的解剖生理与人类类似等多方面优点成为研究心衰的实验动物的首选。
　　 心功能下降是心力衰竭病理生理过程中一个非常重要的环节，心功能的变化能反映药物疗效、能评估疾病的预后等，是评价心衰程度的重要指标。超声心动图快速、方便、无创、可重复测量，在心功能评价方面有独到的优点，近年来随着多普勒组织成像技术的发展，多种超声新技术应运而生，成为评价心脏舒缩功能和心室重构等的新指标。
　　 心室重构是心肌梗死后充血性心力衰竭进展的关键步骤，基质金属蛋白酶通过对细胞外基质的降解在心肌重构中起重要作用。因此本实验从超声和基础两方面探索心肌梗死后心力衰竭大鼠心肌收缩功能及心室重塑机制的变化规律，为定量评估心衰后心功能改变提供新的思路和实验依据。
　　 第一部分、超声研究
　　 目的：应用定量组织速度成像(QTVI)、组织追踪成像(TTI)技术及应用应变(SI)、应变率成像(SRI)技术定量评价心肌梗死后心力衰竭大鼠心肌局部收缩功能的改变，为心肌梗死后心功能的研究提供理论依据。
　　 方法：选用体质量约200-220g的2月龄雄性SD大鼠70只，随机分为4组，手术4周（25只）及手术8周组（25只）：麻醉后行开胸术，打开心包，结扎左冠状动脉前降支；假手术组（10只）：同样开胸，打开心包，但不结扎；正常组（10只）：不予任何处理。术后每日观察大鼠的精神状态等一般情况的变化。术前1天、术后4周末及术后8周末均行超声心动图检查，应用组织速度成像、组织追踪成像技术及应变、应变率成像技术定量评价心肌局部收缩功能的改变；测量结果行重复性及差异度分析。
　　 结果：①术后存活大鼠在术后第10天左右均出现明显心衰体征。②与正常组及假手术组相比，手术4周组左室短轴缩短率(FS)及射血分数(EF)均下降(P＜0.05)；手术8周组左室内径指数（LV指数）增大、左室后壁指数（LVPW指数）及室间隔指数（IVS指数）均减小(P＜0.05)，FS及EF均下降(P＜0.01)，其中手术8周组FS及EF值较手术4周组明显减低(P＜0.05)。③正常组与假手术组相应节段之间的收缩期峰值速度(Vs)无明显差异。手术4周组左室前壁及后间隔的基底段、中间段、心尖段、侧壁的中间段、心尖段的Vs明显小于正常组及假手术组相应室壁节段的Vs，差异有统计学意义(P＜0.05)，而下壁基底段、中间段、心尖段、侧壁基底段的Vs与正常组及假手术组比，差异无统计学意义(P＞0.05)，但有下降趋势。手术8周组第8周末大鼠左室壁所有节段的Vs小于手术4周组第4周末相应节段的Vs(P＜0.05)。④正常组与假手术组相应节段之间的收缩期最大位移(Ds)无明显差异。手术4周组第4周末左室前壁及后间隔的基底段和中间段的Ds明显小于正常组及假手术组相应室壁节段的Ds(P＜0.05)，而下壁及侧壁的基底段和中间段的Ds与正常组及假手术组比，差异无统计学意义(P＞0.05)，但有下降趋势。手术8周组中，所有节段的Ds较手术4周组相应节段的Ds明显下降(P＜0.05)。⑤与正常组及假手术组相比，除下壁中间段及基底段外，手术组各节段收缩期峰值应变(Ssys)、收缩期峰值应变率(SRsys)、收缩末期应变均明显下降(P＜0.05)，其中手术8周组前壁基底段、中间段及侧壁基底段各指标值较手术4周组明显下降(P＜0.05)；与正常组及假手术组相比，除下壁中间段及基底段外，手术组各节段收缩后应变指数(PSI)升高(P＜0.05)，其中手术8周组前壁基底段、中间段及侧壁基底段较手术4周组明显升高(P＜0.05)。⑥所有指标研究者内及研究者间差异度均＜20％。
　　 结论：通过结扎大鼠左冠状动脉前降支，可以成功复制心肌梗死后心力衰竭大鼠模型。应用QTVI、TTI技术及SI、SRI技术以不同方法从左室长轴方向上定量评价心肌梗死后心力衰竭大鼠心肌局部收缩功能的改变，反映心室重塑程度。各指标测量有较好的重复性。
　　 第二部分、基础研究
　　 目的：观察心肌梗死后心衰大鼠心肌形态结构以及胶原容积分数的变化，检测各组大鼠心肌MMP-2、MMP-9蛋白及mRNA的表达，并探索其表达与心肌梗死后心力衰竭大鼠心肌重构进展的关系。
　　 方法：实验动物及分组方法同第一部分。于术后每日观察大鼠精神状况等一般情况的变化；于4周末及8周末处死大鼠，测量大鼠全心重量指数及左室重量指数；取大鼠心脏心肌组织行HE染色及Masson染色，观察其光镜下形态结构并测定胶原容积分数；采用Westernblot法及RT-PCR法分别检测各组大鼠心肌MMP-2、MMP-9蛋白及mRNA表达。
　　 结果：①术后存活大鼠在术后第10天左右均出现明显心衰体征。②与正常组及假手术组相比，手术4周组及手术8周组大鼠体重校正的全心重量指数(THMI)及左室重量指数(LVMI)明显升高(P＜0.05)，其中手术8周组THMI及LVMI较手术4周组明显升高(P＜0.05)。③与正常组及假手术组相比，手术4周组及手术8周组光镜下心肌纤维化程度较重，且手术8周组较手术4周组更明显。④与正常组及假手术组相比，手术4周组及手术8周组大鼠心肌胶原容积分数(CVF)明显升高(P＜0.05)，与手术4周组相比，手术8周组CVF明显升高(P＜0.05)。⑤正常组及假手术组仅表达少量的MMP-2和MMP-9，手术4周组及手术8周组大鼠MMP-2及MMP-9的蛋白及mRNA表达较正常组及假手术组明显升高，其中手术8周组MMP-2的蛋白及mRNA的表达低于手术4周组，而MMP-9的蛋白及mRNA的表达高于手术4周组。
　　 结论：在术后8周内随着心肌梗死后心力衰竭的进展，心肌胶原过度沉积，心肌僵硬度增加，心腔进行性扩大，心功能进行性恶化；心肌组织基质金属蛋白酶MMP-2、MMP-9蛋白及mRNA表达水平上调，并参与了心室重构的进程。

目录

文摘

英文文摘

中英文缩略语对照表

第一部分 超声研究

第一章 定量组织速度及组织追踪成像评价心肌梗死后心力衰竭大鼠心肌收缩功能

一、前言

二、材料与方法

三、结果

四、讨论

第二章 应变及应变率成像评价心肌梗死后心力衰竭大鼠心肌收缩功能

一、前言

二、材料与方法

三、结果

四、讨论

结论

第二部分 基础研究

前言

材料与方法

1．实验材料与仪器

2 试验方法

结果

1．实验大鼠一般状况

2．心脏重量指数的比较

3．心肌组织的病理学改变

4．Masson染色胶原含量测定

5．心肌胶原定量分析

6．分析心肌基质金属蛋白酶MMP-2、MMP-9蛋白的表达

7．大鼠心肌基质金属蛋白酶MMP-2、MMP-9基因表达水平的比较

讨论

1．心梗后心力衰竭大鼠心肌形态学改变及胶原重塑

2．MMP-2、MMP-9在心梗后心机重构中的作用机制及其在心梗后心衰大鼠中的表达

结论

参考文献

综述

综述一 定量组织速度成像、应变及应变率成像技术在临床的应用

综述二 基质金属蛋白酶与心力衰竭关系的研究进展

致谢

攻读博士学位期间的主要研究成果