当前位置: 首页 > 期刊 > 《首都医科大学学报》 > 2000年第1期
编号:10497860
高原急性缺氧对大鼠心肌结构的影响
http://www.100md.com 《首都医科大学学报》 2000年第1期
     作者:刘红刚 王扬宗

    单位:刘红刚(首都医科大学附属北京同仁医院病理科);王扬宗(兰州医学院病理学教研室)

    关键词:高原;心肌;急性缺氧

    首都医科大学学报000111 摘 要:为明确早期高原实地缺氧对大鼠心肌结构的影响,对携至不同海拔高原地区大鼠心肌组织的光、电镜标本进行了观察。结果:光镜下大鼠各室壁心肌细胞均可见不同程度的浊肿、空泡变性、溶解坏死及间质水肿等;电镜下可见心肌细胞线粒体肿胀,肌浆网扩张,肌原纤维溶解,细胞内外水肿等,上述改变右室壁较左室壁明显(P<0.01)。结果提示:高原急性缺氧造成大鼠以右心室为主的全心性损伤,应重视高原缺氧早期的全心性防护。

    分类号:R594.3

    Effect of Acute Hypoxia High Altitudeon Myocardical Structure in Rat
, 百拇医药
    Liu Honggang

    (Department of Pathology, Beijing Tongren Hospital,Affiliate of Capital University of Medical Sciences)

    Wang Yangzong

    (Department of Pathology, Lanzhou Medical University)

    Abstract:In order to determine the changes of the myocardial structure at the acute high altitude exposure in rats, the rats were took from lower to higher altitudes, the observation was aimed in the study of rat myocardial specimen under light and electronic microscopes. It was found that there were severe lesions in left and right ventricle and interventricular septum, such as cloud swelling, hydropic degeneration, lytic necrosis and interstitial edema under light microscope. The chondriosomes swelling, sarcoplasmic reticula dilatation, myofibrillae solution and edema of inside and outside of the celles were shown under electronic microscope. The lesions above were more severe in the right ventricle than those in the left(P<0.01). The results revealed that the cardiac lesions of rats were pancardiac disribution obviously and the lesions of the right ventricle was more severe than those of the left ventricle. It′s also suggested that the protection of whole heart should be paid attention to when move to high altitude in short time.
, 百拇医药
    Key words:high altitude; myocardium; acute anoxia▲

    许多研究表明快速进入高原地区时,机体不可避免地会受到不同程度的损伤,心脏亦然[1~3]。而有关在较高海拔地区适应早期心肌结构改变的研究较少。本实验对由近海平面地区短时间内携往较高海拔地区大鼠的心肌组织进行光、电镜观察,对上述问题进行探讨。

    1 材料和方法

    1.1 实验动物分组及处理

    于1997年7月将雌性Wistar大鼠34只(购自上海花木公司动物采购供应站,体质量215~278 g),由上海市(海拔5 m)空运至兰州市(海拔1 500 m)。

    实验动物分为4组:高原Ⅰ组9只,实验地在青海省天峻县县城(海拔3 416 m);高原Ⅱ组10只,实验地在青海省沱沱河兵站(海拔4 700 m);对照Ⅰ组(8只)和Ⅱ组(7只)的实验地均在兰州市。
, http://www.100md.com
    各组动物以全佳颗粒饲料分笼饲养,饮用各实验地自来水。高原Ⅰ、Ⅱ组在兰州市停留72 h后,经30 h抵达青海省天峻县县城,停留72 h后同时处死高原Ⅰ组及对照Ⅰ组,然后携高原Ⅱ组经48 h抵达青藏公路沱沱河兵站,在该处停留24 h后同时处死高原Ⅱ组及对照Ⅱ组。

    1.2 标本制作

    断头处死各组大鼠,打开胸腔,剪下心脏,从心尖向心底部切开,于左、右室壁近心尖处心内膜下各取1 mm3大小心肌组织5块。心肌组织用4%戊二醛固定,按常规制取电镜标本,JEM-100cx电镜观察。余下的心肌组织用10%甲醛固定作光镜标本,除作HE染色外,另作Van Gieson染色,光镜观察。

    1.3 统计学处理

    对所取数据行χ2检验,求出P值。
, 百拇医药
    2 结果

    2.1 光镜检查结果

    对照Ⅰ、Ⅱ 2组大鼠未见明显病变。高原Ⅰ、Ⅱ 2组大鼠心肌均见病变(表1),主要表现为心肌细胞浊肿、空泡变性、溶解坏死及心肌间质水肿等,但病变分布范围及轻重程度明显不同。高原Ⅰ组的病变主要见于左、右室壁及其乳头肌的心内膜下部分,呈条带状或小灶状。高原Ⅱ组的病变主要见于心肌深层(左、右室壁各3例)及室中隔和乳头肌的中央部分(各1例),且病变较弥散。经χ2检验,高原Ⅰ、Ⅱ 2组对应室壁病变间的差异并不明显(P>0.05);高原Ⅰ、Ⅱ组各室壁病变重于对照Ⅰ、Ⅱ 2组(P<0.01);高原Ⅰ、Ⅱ组右室壁及室中隔病变较左室壁病变明显(P<0.01)。

    表1 光镜下各组大鼠心肌组织病理学变化* 观察

    部位
, 百拇医药
    组别

    n

    横纹模糊

    浊肿

    空泡变性

    液化性坏死

    间质水肿

    P

    -

    +

    2+

    3+

    -

    +
, http://www.100md.com
    2+

    3+

    -

    +

    2+

    3+

    -

    +

    2+

    3+

    -

    +

    2+

    3+
, http://www.100md.com
    左心室

    高原Ⅰ组

    9

    0

    0

    5

    4

    0

    0

    7

    2

    5

    1

    3
, http://www.100md.com
    0

    5

    2

    2

    0

    0

    3

    5

    1

    <0.01

    对照Ⅰ组

    8

    0

    7
, http://www.100md.com
    1

    0

    0

    8

    0

    0

    8

    0

    0

    0

    8

    0

    0

    0
, 百拇医药
    1

    6

    1

    0

    高原Ⅱ组

    10

    0

    0

    3

    7

    0

    3

    6

    1
, http://www.100md.com
    7

    1

    2

    0

    7

    1

    2

    0

    0

    3

    6

    1

    <0.01

    对照Ⅱ组
, 百拇医药
    7

    0

    7

    0

    0

    0

    6

    1

    0

    4

    3

    0

    0

    7
, 百拇医药
    0

    0

    0

    1

    5

    1

    0

    室中隔

    高原Ⅰ组

    9

    0

    0

    5

    4
, 百拇医药
    0

    0

    7

    2

    0

    3

    2

    4

    0

    3

    2

    4

    0

    1
, http://www.100md.com
    7

    1

    <0.01

    对照Ⅰ组

    8

    0

    7

    1

    0

    0

    8

    0

    0

    7
, 百拇医药
    1

    0

    0

    7

    1

    0

    0

    1

    3

    4

    0

    高原Ⅱ组

    10

    0
, 百拇医药
    0

    3

    7

    0

    0

    4

    6

    4

    2

    2

    2

    4

    2

    2
, 百拇医药
    2

    0

    3

    6

    1

    <0.01

    对照Ⅱ组

    7

    0

    7

    0

    0

    0

    6
, 百拇医药
    1

    0

    6

    1

    0

    0

    6

    1

    0

    0

    1

    5

    1

    0
, 百拇医药
    右心室

    高原Ⅰ组

    9

    0

    0

    4

    5

    0

    0

    7

    2

    2

    2

    3
, 百拇医药
    2

    2

    2

    3

    2

    0

    3

    2

    4

    <0.01

    对照Ⅰ组

    8

    0

    7
, 百拇医药
    1

    0

    0

    8

    0

    0

    6

    2

    0

    0

    7

    1

    0

    0
, 百拇医药
    1

    4

    3

    0

    高原Ⅱ组

    10

    0

    0

    3

    7

    0

    0

    4

    6
, 百拇医药
    2

    5

    1

    2

    2

    5

    1

    2

    1

    5

    2

    2

    <0.01

    对照Ⅱ组
, 百拇医药
    7

    0

    7

    0

    0

    0

    6

    1

    0

    4

    3

    0

    0

    6
, http://www.100md.com
    1

    0

    0

    1

    6

    0

    0

    判断标准: -无病变,+点状病变,2+灶状病变,3+病变较为弥散或融合成小片状

    2.2 电镜观察结果

    每组大鼠观察5例,包括左、右心室壁。其中2个对照组心肌结构基本正常(图1)。2个高原组改变相似(表2、3),对应左、右室壁间未见显著差异(P>0.05);而右室壁病变明显重于左室壁(P<0.01),表现为线粒体高度肿胀,嵴溶解消失形成大泡(图2),肌浆网高度扩张,肌原纤维排列紊乱及大片溶解(图3),核染色质高度凝结及边聚,糖原颗粒减少或消失,细胞内及间质重度水肿,肌膜破裂缺损,线粒体等溢出细胞外(图4),间质毛细血管内皮细胞肿胀,并见多数饮液泡(图3),闰盘未见明显异常。左室壁病变程度介于右室壁与对照组之间。经χ2检验,高原Ⅰ、Ⅱ组的左、右室壁病变均显著重于对照Ⅰ、Ⅱ组(P<0.01)。
, 百拇医药
    表2 高原Ⅰ组及对照Ⅰ组大鼠电镜下心肌超微结构改变* 超微结构改变类型

    左室壁

    右室壁

    高原Ⅰ组(n=5)

    对照Ⅰ组(n=5)

    高原Ⅰ组(n=5)

    对照Ⅰ组(n=5)

    -

    +

    2+

    3+

    -
, 百拇医药
    +

    2+

    3+

    -

    +

    2+

    3+

    -

    +

    2+

    3+

    肌膜破裂

    1

    3
, 百拇医药
    1

    0

    5

    0

    0

    0

    0

    2

    2

    1

    5

    0

    0

    0
, http://www.100md.com
    线粒体

    肿胀

    0

    0

    3

    2

    0

    5

    0

    0

    0

    0

    4

    1
, 百拇医药
    0

    5

    0

    0

    嵴模糊

    0

    1

    3

    1

    0

    5

    0

    0

    0
, 百拇医药
    0

    0

    5

    0

    5

    0

    0

    肌浆网扩张

    0

    2

    2

    1

    0

    5
, 百拇医药
    0

    0

    0

    0

    4

    1

    0

    5

    0

    0

    肌丝

    排列紊乱

    0

    2
, http://www.100md.com
    3

    0

    5

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    5

    4

    1

    0

    0
, 百拇医药
    溶解

    0

    1

    3

    1

    3

    2

    0

    0

    0

    0

    0

    5

    2
, http://www.100md.com
    3

    0

    0

    核染色质边聚

    0

    0

    2

    3

    3

    2

    0

    0

    0

    0
, 百拇医药
    0

    5

    2

    3

    0

    0

    糖原减少

    0

    0

    4

    1

    3

    2

    0
, 百拇医药
    0

    0

    0

    4

    1

    3

    2

    0

    0

    细胞内水肿

    0

    1

    3

    1
, http://www.100md.com
    3

    2

    0

    0

    0

    0

    0

    5

    2

    3

    0

    0

    间质水肿

    2
, http://www.100md.com
    1

    2

    0

    2

    3

    0

    0

    0

    0

    0

    5

    3

    2

    0
, http://www.100md.com
    0

    *判断标准:-无病变,+轻度病变,2+中度病变,3+重度病变表3 高原Ⅱ组及对照Ⅱ组大鼠电镜下心肌超微结构改变 超微结构改变类型

    左室壁

    右室壁

    高原Ⅱ组(n=5)

    对照Ⅱ组(n=5) 高原Ⅱ组(n=5)

    对照Ⅱ组(n=5)

    -

    +

    2+

    3+
, http://www.100md.com
    -

    +

    2+

    3+

    -

    +

    2+

    3+

    -

    +

    2+

    3+

    肌膜破裂

    2
, http://www.100md.com
    2

    1

    0

    5

    0

    0

    0

    0

    0

    2

    3

    5

    0

    0
, 百拇医药
    0

    线粒体

    肿胀

    0

    0

    3

    2

    0

    5

    0

    0

    0

    0

    0
, http://www.100md.com
    5

    0

    5

    0

    0

    嵴模糊

    0

    1

    3

    1

    0

    5

    0

    0
, 百拇医药
    0

    0

    0

    5

    0

    5

    0

    0

    肌浆网扩张

    0

    2

    2

    1

    1
, 百拇医药
    4

    0

    0

    0

    0

    3

    2

    0

    5

    0

    0

    肌丝

    排列紊乱

    1
, 百拇医药
    2

    2

    0

    5

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    5

    5

    0

    0
, http://www.100md.com
    0

    溶解

    0

    1

    4

    0

    3

    2

    0

    0

    0

    0

    3

    2
, 百拇医药
    3

    2

    0

    0

    核染色质边聚

    0

    0

    3

    2

    2

    3

    0

    0

    0
, 百拇医药
    0

    0

    5

    3

    2

    0

    0

    糖原减少

    0

    0

    4

    1

    3

    2
, 百拇医药
    0

    0

    0

    0

    4

    1

    3

    2

    0

    0

    细胞内水肿

    0

    2

    2
, 百拇医药
    1

    2

    3

    0

    0

    0

    0

    4

    1

    2

    3

    0

    0

    间质水肿
, 百拇医药
    0

    1

    1

    3

    1

    3

    1

    0

    0

    0

    0

    5

    1

    4
, 百拇医药
    0

    0

    *判断标准:-无病变,+轻度病变,2+中度病变,3+重度病变

    图1 对照Ⅰ组心肌组织电镜片 示肌原纤维及线粒体等排列整齐,未见明显改变 ×10万

    图2 高原Ⅰ组心肌组织电镜片 示线粒体高度肿胀,嵴部分或全部溶解形成大空泡(↑) ×10万

    图3 高原Ⅰ组心肌组织电镜片 示肌原纤维大片溶解,毛细血管内皮细胞肿胀,内有较多饮液泡 ×16万
, 百拇医药
    图4 高原Ⅱ组心肌组织电镜片 示肌膜破裂,线粒体(↑)等溢出 ×6.6万

    3 讨论

    本实验发现,将大鼠由近海平面区携往高原后,大鼠心肌细胞出现损伤;在光镜下集中表现为轻重不等的浊肿、空泡变性、溶解坏死及间质水肿等。这些病变虽然以右室壁及室中隔为重,但左室壁亦有同样改变,且与对照组差异非常显著(P<0.01)。提示在本实验条件下,心肌对急性高原损伤的反应虽然以右室壁为最重却是全心性的。这与以往认为高原急性缺氧主要损伤右心室,左室改变不明显的观察不完全相同[4~7]。其原因可能是本组动物进入高原速度较快,因此缺氧更迅速。

    电镜下心肌细胞的病变可归纳为以下几点:①膜系统损伤(线粒体、肌浆网肿胀、肌膜破裂);②收缩成分破坏;③细胞内、外水肿;④糖原颗粒减少等。其病变统计结果亦与光镜观察所见相吻合。

, 百拇医药     高原损伤的主要因素是低压性缺氧,本实验高原Ⅰ、Ⅱ组实验地属中、高海拔地区,大气压及大气氧分压明显低于海平面处,大鼠及其心肌处于明显缺氧状态,因此左右心室壁势必缺氧,心肌能量不足而形成全心性损伤。这可由电镜下线粒体等产能细胞器的结构损伤得到证实。Loyd等证明只有肺泡气低氧时才能引起肺小动脉收缩[8],本实验高原Ⅰ、Ⅱ组的海拔高度分别为3 416 m和4 700 m,而随着海拔高度的增加肺泡气氧分压逐渐降低[1],因此本实验中右室损伤重于左室的结果可从高原肺泡气低氧→肺小动脉收缩→肺动脉压升高→右室负荷增大→右室损伤这一机制得到解释。

    根据本实验结果并结合以往研究,认为较快速进入高原地区时,心肌损伤的程度随进入高原的速度、途径、海拔高度不同而有所不同,但高原缺氧所致的心肌损伤是以右室壁为主的全心性损伤。因此,对高原心脏损伤的防护不仅要重视右心室,同时不能忽视高原适应早期存在的左心室损伤。

    本实验得到青海省天峻县卫生局、天峻县县医院、青藏公路沱沱河兵站及青海医学院病理教研室等单位的大力协助,兰州医学院病理教研室及电镜室的同志协助了技术工作,特此志谢。■
, 百拇医药
    参考文献:

    [1]张彦博主编.高原疾病.西宁:青海人民出版社,1982.118

    [2]孙宏夫,王建国,李立英,等.平原地区狗进入高原后对其主要脏器组织形态学的光镜和电镜观察.高原医学杂志,1982(1):53~55

    [3]刘红刚,王扬宗.硒对高原急性缺氧心肌的保护作用.中华预防医学杂志,1990,24:22~24

    [4]王仁鹏,孙榆.模拟60 000米高原急性缺氧对大鼠心室心肌细胞超微结构的影响.高原医学杂志,1990(2):1~4

    [5]王占刚,吕玉珍,张丽珠.移居高原三个月健康人心内结构和心功能改变.高原医学杂志,1993(3):57~59

    [6]张永生,胡国栋,曹延柏,等.五补口服液对大鼠急进高原后脏器超微结构保护作用的观察.高原医学杂志,1992(2):7~9

    [7]Ogata M, Shigematsu H, Sakai A, et al. Morphological differences in hearts of rats well adapted and poorly adapted to chronic hypoxia. Acata Pathol Jpn, 1988,38:549~558

    [8]Loyd T. Hypoxic pulmonary vasocontriction role of perivascular tissue. J Appl,1968,25:560

    收稿日期:1998-12-14, 百拇医药