微创主动脉弓缩窄动物模型的建立及其合并妊娠的实验研究

摘要

目的：
　　 先天性心脏病合并妊娠已成为妊娠期间母体和围产儿死亡和致病的最主要原因之一，日益引起了人们的重视，本文旨在，(1)探索在短时间内建立小鼠主动脉弓缩窄左心室压力超负荷模型的可行性及其效果评价，模拟左心室流出道梗阻型先天性心脏病，为深入研究心肌肥厚的分子机制提供可靠的实验动物模型；(2)在第一部分的基础上，探索先天性主动脉缩窄诱导生理性或病理性左心室肥厚的状态下合并妊娠的可能性，探讨妊娠状态对心脏功能和心肌重构变化、以及对后代生长发育的潜在影响，同时深入研究心肌结构和功能变化的病理分子机制，以期进一步完善病理性心肌肥厚以及妊娠相关心肌肥厚分子机制的认识。最终为妊娠合并心脏疾病的病理机制的认识、临床治疗策略的完善以及早期干预、改善母婴预后等提供有意义的参考。
　　 方法：
　　 实验分为两个部分：(1)微创小鼠主动脉弓缩窄(TAC)模型的建立，采用微创改进的方法，在无名动脉和左颈总动脉之间的结扎主动脉弓，通过构建不同程度的主动脉弓缩窄，造成中度或重度的左心室流出道机械梗阻，使用经胸二维以及M型超声监测术后4周压力超负荷诱导左心室肥厚的可靠性及其效果评价；(2)主动脉弓缩窄小鼠术后4周正常交配，观察TAC小鼠能否妊娠怀孕以及妊娠期间的死亡率，妊娠或交配后第18天经胸超声测定心脏收缩功能，后处死采集主要器官以及子宫内胚胎并称量，左心室组织采用病理学方法量化检测心肌纤维化、毛细血管密度、心肌细胞大小等评估心肌重构程度，研究妊娠对TAC小鼠心脏结构和功能的进一步影响，并深入研究合并妊娠时，左心室肥厚的进一步转归及其潜在病理机制差异、对子代宫内发育的影响。
　　 结果：
　　 (1)该模型成功建立，存活率88.2％，手术小鼠术后均顺利存活4周以上。中或重度主动脉弓缩窄后4周，经胸超声证实小鼠心脏呈现离心性肥厚表现，心脏收缩功能降低，中度缩窄(mTAC)小鼠的左心室缩短分数(LVFS％)从40.3±0.69降至34.0±1.51(p<0.05)，但左心室较好地保留了收缩和舒张功能，心肌肥厚呈代偿性；而重度缩窄(sTAC)小鼠的LVFS％则从43.8±1.08明显下降至21.6±1.18(p<0.01)，心脏收缩功能明显减退，室壁活动僵硬甚至局部无活动，呈病理性失代偿性肥厚；(2)sTAC组的妊娠率是62.5％，妊娠期间的死亡率是8.7％，胎鼠平均体重降低，mTAC组所有小鼠均顺利怀孕，三组中，缩窄程度越重，胎鼠的平均体重越轻，且sTAC组胎鼠存在畸形以及发育不全的现象，但各组间胎鼠的数量和平均体重并无统计学差异(p>0.05)；TTE检测发现，随着术后时间的延长，LVFS％值均进一步下降，sTAC组未怀孕小鼠的LVFS％值有明显下降(21.6±1.18 vs.15.9±1.41，p=0.017<0.05)，且LVESD、LVEDD进一步扩大，分别增至3.73±0.20 mm(p=0.003<0.01)和4.41±0.18 mm，(p=0.006<0.01)，提示其左心室腔进一步明显扩张；而妊娠sTAC小鼠的LVFS％略有下降至18.1±1.67(p>0.05)，其左心室腔并未有进一步明显扩张，且扩张的幅度明显小于未妊娠sTAC小鼠；mTAC组小鼠的超声指标示妊娠后相关参数均未见明显变化；病理HE染色发现中或重度TAC小鼠的心肌细胞肥厚改变，其横径明显大于假手术组，而sTAC组非妊娠小鼠的心肌细胞的横径明显大于妊娠小鼠心肌横径(62.04±0.98 vs.48.46±1.33，p<0.05)，亦明显大于mTAC妊娠小鼠的心肌横径(62.04±0.98 vs.45.98±0.98，p<0.05)，但mTAC和sTAC组妊娠小鼠的心肌细胞横径无明显差异(45.98±0.98vs.48.46±1.33，p>0.05)；间质纤维化定量分析显示，sTAC组中无论妊娠和非妊娠小鼠，LV的间质纤维化程度明显增加超过10％(p<0.05)；而mTAC组和假手术组的纤维化程度均<1％，组间无差异(p>0.05)；中或重度主动脉缩窄小鼠，无论有无妊娠，与假手术组相比，毛细血管密度均有明显下降(p<0.05)，但mTAC小鼠密度要高于sTAC小鼠；在sTAC组内未怀孕小鼠和怀孕小鼠存在差异(1675.02±41.15 vs。1916.91±48.04，P<0.05)，同时后者要明显低于mTAC妊娠小鼠(1916.91±48.04 vs.2074.07±40.83，P<0.05)。
　　 结论：
　　 (1)该方法微创、可重复性好，效果确切，术后小鼠存活率高，是一种值得推荐的主动脉弓缩窄建立方法，可稳定诱导出左心室肥厚，成功建立压力超负荷诱导左心室肥厚的动物模型；(2)病理性左心室肥厚、左心室功能受损的情况下，顺利妊娠并分娩是完全有可能的，虽然妊娠伴随的心血管系统变化会诱使原有基础疾病的心脏功能进一步恶化趋势，无疑会对后代的生长发育产生了不良影响，但妊娠时的心肌肥厚重构表现要轻于未妊娠时，同时收缩功能的恶化减缓，可能的机制是由于雌激素对心血管系统具有潜在的保护作用，可以延缓或逆转心肌肥厚重构的进展，妊娠状态对心功能的不利影响可以一定程度上被高水平雌激素的保护作用抵消，从而有利于心脏收缩功能的保存，保证妊娠的顺利进行，说明雌激素在此过程中发挥着重要的作用。