妊娠大鼠对急性心肌缺血损伤的反应及其机制
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郑小璞,马爱群,牛常民,董安平,张 伟,耿 涛
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参见附件(323KB，3页)。
作者简介：郑小璞(1964)，女(汉族)，副教授，在读博士
摘要：目的 探讨妊娠鼠是否比正常生理状态能更好地耐受心肌缺血损伤以及发生的可能机制。方法 雌性SD大鼠20只，早孕SD大鼠10只，分为正常对照组、未孕心梗组及早孕心梗组，于造模后3周使用Image 1.31软件，测量心肌梗死范围。使用powerLAB 4.12系统进行血流动力学测量，并应用 TUNEL法检测细胞凋亡，Massion染色观察心肌胶元。结果 早孕心梗组梗死范围为28.86%，未孕心梗组为36.8%。早孕心梗组心肌梗死范围较未孕心梗组明显减小；心梗3周后早孕心梗组左室收缩末压下降及左室舒张末压升高均较未孕心梗组为轻。两组凋亡指数比较早孕心梗组凋亡指数明显高于未孕心梗组。Massion染色显示：早孕心梗组心肌胶元含量明显较未孕心梗组少。结论 妊娠对大鼠急性心肌缺血损伤有保护作用。
关键词：妊娠；心肌缺血；细胞凋亡；心脏功能
The Mechanism of the effect of acute myocardial ischemia
on heart function of pregnancy ratZheng Xiaopu, Ma Aiqun, Niu Changmin, Dong Anping, Zhang Wei, Geng Tao
(Department of Cardiology, the First Affiliated Hospital and key Laboratory of Environment and Genes Related to Diseases of Ministry of Education, Medical School of Xian Jiaotong University, Xian 710061, China)
ABSTRACT: Objective To explore the effect of acute myocardial ischemia on the heart function of the pregnant rats and the rats without pregnancy. Methods 20 Female SD rats and 10 early pregnancy rats were divided into normal group, unpregnant group with acute myocardial infarction and early pregnant group with acute myocardial infarction. After 3 weeks, we used Image 1.31soft to measure areas of myocardial infarction, and evaluated hemodynamics of heart with power LAB4.12, meanwhile apoptosis was tested by TUNEL,and cardiac tissues were stained with Massion. Results Compared with unpregnant group with acute myocardial infarction, the early pregnant group with acute myocardial infarction had less myocardial infarction area (28.86% vs. 36.8%),and had a higher left ventricle end systolic pressure, +-dp/dt max ,and lower left ventricle end diastolic pressure. TUNEL positive cells were significantly increased in early pregnant group (P<0.05 vs. control). Massion stain showed the collagen of the lesion was less in the early pregnant group with acute myocardial infarction than that in unpregnant group with acute myocardial infarction. Conclusion Early pregnant group with acute myocardial infarction had better heart contractive and diastolic function.
KEY WORDS: pregnancy; myocardium ischemic; apoptosis; heart function
急性心肌缺血发生后，心肌细胞出现损伤、坏死，使具有正常收缩及舒张功能的心肌细胞数量减少，并逐步发生心室重构，最终导致慢性心力衰竭。因此，尽可能减少心肌坏死面积，并抑制随后发生的心室重构，是治疗缺血性心脏病的热点。但现有治疗手段，诸如：药物、介入手术、外科手术，在一定程度上虽然可以缓解患者症状，却不能减少己坏死的心肌细胞。基于此种情况，寻找影响梗死面积的因素并对其机制进行探讨，对于指导临床更好的治疗缺血性心脏病具有重大的意义。我们在实验过程中发现了一个现象：在急性心肌梗死模型的大鼠和兔子中有妊娠的个体，它们安全的经历了手术并生存了下来。在处死时发现这些动物的心肌梗死面积较小。所以，我们旨在探讨妊娠动物是否比正常生理状态能更好的耐受心肌缺血、损伤以及发生的可能机制。
1 材料与方法
1.1 实验动物 雌性SD大鼠20只，早孕SD大鼠10只。体重200-280g。由西安交通大学医学院实验动物中心提供。
1.2 实验分组 分为正常对照组、非妊娠心肌梗死对照组及早孕心肌梗死组\[妊娠后(7±2)d\]，分别于左心耳下2mm处结扎左冠状动脉前降支。术后21d处死，处死前行血液动力学检查。
1.3 心肌梗死模型的建立 将大鼠置于厌氧麻醉罩内，投入乙醚纱布麻醉。在左侧第四肋间处剪开胸腔，挤出心脏，以0/5无损伤缝线于左心耳和肺动脉圆锥之间左心耳下缘结扎左冠状动脉前降支，心电图表现为R增宽、增高，或ST抬高，同时可见左心室前侧壁及心尖部颜色变暗，搏动减弱，为造模成功。
1.4 心肌梗塞面积的测量 使用ImageJ 1.31软件，测量坏死瘢痕化的心肌外缘周长(A)及正常心肌周长(B)，心肌梗死面积=A/(A+B)×%。
1.5 血流动力学测量 以200g/L(20%)乌拉坦0.5mL/kg腹腔麻醉大鼠。游离右颈总动脉1cm左右。结扎远心端，在游离动脉段中上1/3处剪一小口。插入PE50导管，将导管送入近心端1.5cm左右，稳定3-5min后记录颈动脉血压。之后将导管继续向下送，直到动脉血压图形变为“高原型”。稳定3-5min后。使用powerLAB 4.12系统测量左室收缩末压(LVESP)，左室舒张末压(LVEDP)，+dp/dtmax，-dp/dtmax等指标。
1.6 TUNEL法检测细胞凋亡 结果判定：细胞核中有棕黄色颗粒为阳性细胞，即凋亡细胞。凋亡程度用凋亡指数表示(凋亡指数=凋亡细胞核数 /视野细胞核总数)。
1.7 Massion染色显示心肌胶元含量 在染色中，胶元组织为兰色，心肌组织为红色。
1.8 统计学处理 数据用SSPS11.0软件进行分析。依据资料性质进行t检验及χ2检验。所有计量资料用均数±标准差表示，计数资料用百分率表示。取α＝0.05为显著性标准。
2 结 果
2.1 心肌梗死3周后两组血流动力学指标的比较 无论早孕心梗组，还是未孕心梗组与正常组比较，左室收缩末压、+dp/dtmax 均降低，以未孕组为著(P<0.05)。另外，未孕心梗组左室舒张末压、-dp/dt与正常对照组相比均显著升高。分别升高了24.3%、23.1% ，而早孕组左室舒张末压、-dp/dt与正常对照组相比无明显变化(表1)。表1 心肌梗死后3周血流动力学结果的比较(略)
2.2 两组心肌梗死面积的比较 早孕心梗组梗死面积为28.86%，对照组为36.8%。早孕心肌梗死面积较未孕组明显减小(P<0.05，表2)。表2 心肌梗死3周后心肌梗死面积的比较(略)
2.3 早孕心肌梗死组与未孕心肌梗死凋亡指数的比较 早孕心肌梗死组凋亡指数明显高于未孕心肌梗死组(表3)。表3 早孕心肌梗死组与未孕心肌梗死组凋亡指数的比较(略)
2.4 Massion染色 显示早孕心肌梗死组心肌胶元含量明显较未孕心肌梗死组减少(图1-2)。图1 早孕心肌梗死组(略)图2 未孕心肌梗死组(略)
3 讨 论
在妊娠过程中，循环系统发生了许多结构及功能的改变，如血容量增加，且整个妊娠期间血容量约增加30%-50%\。心输出量在妊娠期间可以比正常高30%-50%\。妊娠时机体神经体液改变，其中有许多具有损伤保护作用的因子高度表达，如雌激素、孕激素、NO等。还有一些可以进行强大的血管修复作用，如血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子等。这些因子在妊娠期与正常生理情况相比升高许多倍。所以，我们推测它们会对妊娠期间发生的心肌梗死起到特殊的作用，即可以对急性心肌梗死对机体造成的损伤起保护作用。事实上，从生物进化的角度来讲，这也是合理的。因为生物为了更好的保护种群的生存，必须在妊娠这一重要的时刻保持较好的应激反应能力。本试验的结果也证实了此观点(妊娠心肌梗死组心肌梗死面积显著小于未妊娠心梗组)；其梗塞后心功能也较未妊娠组为佳。
现已明确，心脏损伤后其大小、形态和功能的改变(即心脏重构)是导致心功能失代偿的重要原因。心脏重构是基因调控的分子细胞和间质变化，其中心肌细胞的主要变化是坏死和凋亡，而坏死位于梗死中心，凋亡主要分布于梗死的边缘区。本研究中，我们对两组凋亡指数比较后发现，早孕心梗组凋亡指数明显高于未孕心梗组，但心功能优于未孕心梗组。另外，Mccully等在兔心肌缺血损伤研究中也发现，在损伤中细胞凋亡要比坏死出现的早，但应用特异的凋亡抑制剂却不能改善受损的心肌功能。提示细胞凋亡似乎对心脏功能影响不大，或者可能有益于心脏修复？
目前，认为在心梗后组织的修复方面，干细胞的作用巨大。有研究显示应用动员骨髓干细胞的方法修复梗死的心脏。结果使死亡率下降，梗死面积减少，梗死区扩张下降，舒张期心室壁张力下降。本实验室前期的研究中也发现干细胞动员可以使心肌梗死面积减少，血管重建增强，缺血后自体干细胞变化曲线与凋亡出现一致。而Jackson等从一种遗传变种的小鼠身上纯化了一种造血干细胞。这些细胞随后被注入事先接受过致死剂量射线照射的心肌梗死小鼠的骨髓中，结果在梗塞周围凋亡高发区发现有供体来源的心肌细胞。在成年个体，外周血中造血干细胞仅占有核细胞的0.1%，而在妊娠早期，脐血中干细胞可达到11.1%。因此，我们推测凋亡细胞是否是为修复腾出的“龛位”。其修复可能源于干细胞生成的心肌细胞。妊娠期较高的干细胞将更利于其修复。而坏死的心肌细胞则由于细胞内溶质的释放刺激细胞间质的增生、纤维化。凋亡比例高于坏死成分，干细胞的修复大于间质纤维化也许是妊娠组心功能优于非妊娠组的主要原因之一，其机制尚待进一步研究。
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(西安交通大学医学院第一附属医院心血管内科和环境与疾病相关基因教育部重点实验室，陕西西安 710061)
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