陪多普利预防压力负荷性心室重构的组织病理学观察
作者：李辉,江时森,陈锐华
单位：南京军区南京总医院心内科,南京军区心血管病研究中心 南京，210002
关键词：心室重构；胶原；陪多普利；大鼠
摘要 目的
摘要 目的:采用缩窄腹主动脉造成压力负荷性心肌肥厚大鼠模型，观察血管紧张素转换酶抑制剂陪多普利早期给药对心室重构的预防作用以及相应的心肌组织病理学改变。
方法：大鼠分三组，正常对照组、心肌肥厚组和陪多普利治疗组。治疗组在模型制备手术后即开始给药至12周。心肌组织HE染色和胶原VG染色，图像分析系统测量心肌细胞横径(TDM)、心肌胶原容积分数(ICVF)和血管周围胶原面积(PVCA)。
结果：在压力负荷增加致心肌肥厚过程中，同时有心肌细胞和间质胶原二方面重构改变；陪多普利早期给药能明显减轻心肌细胞和间质胶原重构发生。
, http://www.100md.com
结论：早期使用陪多普利对压力负荷心室重构有一定的预防作用。
要点：陪多普利对压力负荷性心室重构模型有预防心肌细胞的间质胶原的重构，对心室重构的预防作用较间质胶原更明显。
中图分类号：R544.1;R541.3;R972 文献标识码：A
文章编号：1006-2866(1999)04-0384-02
Remodeling of Ventricular Hypertrophy and Myocardium Histopathology after Perindopril Treatment in Ventricular Hypertrophy Rat
LI Hui,JIANG Shisen,CHEN Ruihua
, http://www.100md.com
(Nanjing General Hospital of PLA, Cardiovascular Research Center,Nanjing,210002)
ABSTRACT Aim：To determine the preventive effect of ventricular remodeling,and myocardium histopathology by early using perindopril.
Method：Partial ligation of the abdominal aorta of rats was carried to induce left ventricle hypertophy. After operation, perindopril(1 mg*kg-1*d-1) was given to the rats for 12 weeks. Morphological study of muscle cell transection diameter(TDM),collagen volume fraction(ICVF) and perivascular collagen area(PVCA) were carried by HE and collagen VG staining using image analysis system.
, http://www.100md.com
Results: During ventricular remodeling,myocardial cells and interstitial collagen were remodeling simultaneously.TDM,ICVF and PVCA were increased significantly. Perindopril significantly reduced left ventricular weight,TDM,ICVF and PVCA in the hypertrophy rat.
Conclusion: The results suggests that early using of perindopril could partially prevent ventricular remodeling induced by pressure-overload.
Key words: Ventricular remodeling;Collagen;Perindopril;Rat
, 百拇医药
左心室肥厚是高血压最常见的并发症之一，是以心肌细胞及间质胶原网络数量、质量发生改变为特征的心室重构(Ventricular remodeling),尤其是心肌间质纤维化使心肌硬度增加，顺应性下降，导致心脏舒张功能障碍，是心力衰竭，心律失常发生发展的重要环节[1，2]。因此，早期有效地预防心室重构有极其重要的临床意义。许多研究证实，心脏局部肾素血管紧张素系统(RAS)参与心肌肥厚的发生，血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)对高血压左室肥厚有逆转作用[3，4]。本研究在压力负荷性心肌肥厚大鼠模型，使用新一代血管紧张素转换酶抑制剂陪多普利(Perindopril)作为早期干预药物，旨在探讨陪多普利对压力负荷性心室重构的预防作用以及相应心肌组织病理学改变。
MATERIALS AND METHODS
1 动物模型与分组：
雄性8周龄SD大鼠，体重196±22 g，本院实验动物科提供，随机分为三组，正常对照组(n=6),心肌肥厚组(n=6)和陪多普利治疗组(n=8)。采用腹主动脉缩窄法制备压力负荷性心肌肥厚模型[5]。正常对照组施以假手术，即除不用丝线部分结扎腹主动脉以外，所有步骤均与心肌肥厚组相同。陪多普利治疗组于手术后即开始给药。陪多普利为法国施维亚制药厂出品(批号4H0406)，临用前按1 mg/kg体重溶于生理盐水灌胃，每次0.15 mg/0.5 ml，每日一次，正常对照组灌以等体积生理盐水。全部实验动物在术后12周处死取材。
, 百拇医药
2 心肌肥厚参数测定：
大鼠称体重(BW)后，用20%乌拉坦(1 g/kg)腹腔麻醉，开胸迅速取出心脏，剪除大血管残根，称全心湿重(HW)，再去除心房及右心室，称左心室湿重(LVW)。
3 光镜标本制备及心肌组织切片形态学参数测定：
在新鲜心脏左室中部冠状切面取材，10%中性福尔马林固定，石腊包埋，切片厚4 μm。分别做HE染色和胶原VG染色，使用HPIAS-1000高清晰度彩色病理图文分析系统在HE切片随机测量20个横截面心肌细胞横径(TDM)，取均值。在胶原VG染色切片上随机选取10个视野测量胶原容积指数(ICVF)，即胶原面积与心肌总面积的比值，取均值，除外血管周围胶原面积。在胶原VG染色切片上测量6～8支呈横切面肌内小动脉的血管周围胶原面积与管腔面积比值(PVCA)，取均值。
4.统计学分析：
, 百拇医药
所有数据以均值±标准差(x±s)表示，组间比较采用方差分析。
RESULTS
1 各项心肌肥厚参数测定：心肌肥厚组HW/BW和LVW/BW均显著高于正常对照组，表明该压力负荷性心肌肥厚模型建立。其中TDM、ICVF和PVCA三项均显著高于正常对照组，反映出该压力负荷性心肌肥厚既有心肌细胞肥大又有间质纤维化。陪多普利治疗组的上述各项参数均较心肌肥厚组有显著性减低，说明陪多普利早期用药能够在很大程度上预防压力负荷所致的心肌肥厚发生。结果见表1。
表1 各组大鼠心肌肥厚参数测定(x±s)
正常对照组
(n=6)
心肌肥厚组
, http://www.100md.com
(n=6)
陪多普利组
(n=8)
HW/BW(mg/g)
2.46±0.17
3.03±0.26**
2.69±0.15△
LVW/BW
1.75±0.10
2.17±0.17**
1.91±0.04△
, 百拇医药
TDM(μm)
12.87±0.94
16.46±1.34**
13.62±1.42△△
ICVF(%)
2.47±0.31
5.60±0.64**
3.79±0.71△
PVCA(%)
2.16±0.50
5.15±0.78**
, http://www.100md.com
3.62±0.40△
*:P<0.05，**:P<0.01，vs control;△:P<0.05,△△:P<0.01 vs hypertrophy group TDM：横截面心肌细胞横径； ICVF：测量胶原容积指数； PVCA：横切面肌内小动脉的血管周围胶原面积与管腔面积比值
2 心肌组织病理学改变：光镜下观察HE染色心肌切片(图1)，心肌肥厚组可见下列特点：普遍心肌纤维粗大，细胞内肌原纤维数量增多，纵切面可见部分心肌纤维排列紊乱，呈“分枝”状。横切面可见部分心肌纤维排列拥挤，呈“漩涡”状。细胞核深染，形状不整，其TDM值高于正常对照组1.3倍，但未见有细胞坏死现象。
, http://www.100md.com 图1 心肌肥厚组大鼠心肌病理切片(HE染色×400)
光镜下观察胶原VG染色心肌切片(图2)，该染色将心肌细胞染成黄色，间质胶原染成紫红色。心肌肥厚组可见下列特点：普遍心肌细胞束间隙增宽，横切面可见有较粗大胶原纤维束相互连接呈网状，排列紊乱，分布不匀，似乎近心腔处胶原分布略多于远心腔处。在纵切面还可见了部分胶原纤维在心肌细胞束之间呈“团粒”状堆积。其CIVF值高于正常对照组2.2倍。但未见有因心肌细胞坏死而出现替代性纤维化疤痕灶。
图2 心肌肥厚组大鼠心肌病理切片(VG染色×400)
光镜下观察胶原VG染色心肌切片(图3)，心肌肥厚组心肌内冠状动脉壁稍增厚，腔变狭窄，最明显改变是在血管周围可见粗大胶原纤维包饶堆积，且向邻近间质延伸，其PVCA高于正常对照组2.3倍。
, 百拇医药
图3 心肌肥厚组大鼠心肌胶原病理切片(VG染色×200)
与心肌肥厚组的病理改变特征相比，陪多普利治疗组明显看出其减轻心肌细胞肥大和间质纤维化的作用，但并不能完全阻止心肌细胞肥大和间质纤维化发生，尤其对后者，仍较明显有别于正常对照大鼠(图4)。
图4 陪多普利治疗组大鼠心肌病理切片(VG染色×400)
DISCUSSION
各种原因引发的病理性心肌肥厚(心肌肥大)包含二方面内容，一是左心室心肌细胞数量、质量及细胞排列方式上发生改变，另一是心肌间质组织包括间质细胞(主要为成纤维细胞)及细胞外基质(主要为各型胶原纤维)在数量、质量及构型方式上发生改变。目前把这二方面的病理改变统归于心室重构范畴[6]。影响心室重构形成的因素大致可分为血流动力学、体液激素和代谢三方面。不同原因引起的心室重构机制和类型各不相同，因此采用药物干预方式对早期预防尚未发生的心室重构和对后期逆转已发生的心室重构，其作用机制亦有所区别，探讨药物预防或逆转心室重构的疗效及机制无疑有重要的现实意义。
, http://www.100md.com
本实验结果表明，采用狭窄大鼠腹主动脉方法建立的压力负荷性心肌肥厚模型稳定，左心室肥厚效果明显。心肌组织切片观察到同时有心肌细胞和间质胶原二方面重构改变。并以心肌细胞重构发生明显，TDM值高于正常大鼠1.3倍，心肌细胞排列紊乱、拥挤，部分见有“分枝”、“漩涡”样改变。在间质胶原重构方面可观察到心肌间质纤维化和血管周围纤维化并存，属于通常心肌纤维化分型中称之为的反应性纤维化类型。ICVF和PVCA分别高于正常2.2倍和2.3倍。
有研究证实，在压力负荷升高的最初期，就可启动大鼠心肌细胞mRNA转录,肌动蛋白和胶原蛋白合成增加[7，8]。本实验在大鼠手术后立即开始陪多普利干预给药，并持续较长时间。结果表明陪多普利对压力负荷增加引起的心室重构有较明显的预防发生作用，其左室肥厚程度明显低于未用药物的大鼠。心肌组织切片形态学测量也证明，TDM、ICVF和PVCA均较未用药物心肌肥厚大鼠有不同程度的降低。其中对心肌细胞重构的预防作用似乎更优于对间质胶原的重构。
, http://www.100md.com
总之，本研究提示，在压力负荷增加所致的心室重构中，早期使用ACEI对心肌细胞和间质胶原重构二方面都有显著的预防作用。
REFERENCES
1 Koren MJ,Devereux RB,Casale PN,et al.Relation of left ventricular mass and geometry to morbidity and mortality in uncomplicated essential hypertension[J] Ann Intern Med 1990,114(5):345-352
2 Cooper RS,Simmons BE,Castaner RA,et al.Left ventricular hypertrophy is associated with worse survival independent of ventricular function and number of coronary arteries severely narrowed[J] Am J Cardiol 1990；65(7):441-445
, 百拇医药
3.Weber KT,Brilla CG.Pathological hypertrophy and cardiac interstitium:Fibrosis and renin-angiotensin-aldosterone system[J] Circulation 1991；83(6):1849
4 Schmier RE,Martus P,Klingbeil A.Reversal of left ventricular hypertrophy in essential hypertension[J] JAMA 1996；275(19):1507-1513
5 Malik A,Shapiro JM,Yanics J,et al.A simplified method for producing rapid ventricular hypertrophy in rats[J] Cardiovasc Res 1974,8(6):801-805
, 百拇医药
6 Ashail L.Cardiac remodelling[J] Br Heart J 1994；72(4):315-316
7 Villarreal FJ,Wolfgang HD.Cardiac hypertrophy-induced changes in mRNA levels for TGF-B,fibronectin and collagen[J] Am J Physiol 1992；262(6Pt2):H1861-H1866
8 Chapman D,Weber KT,Eghbali M,et al.Regulation of fibrillar collagen types I and Ⅲ and basement membrane type Ⅲ collagen gene expression in pressure overload rat myocardium[J] Cir Res 1990,67(4):787-794
收稿日期：1999-04-09, http://www.100md.com
单位：南京军区南京总医院心内科,南京军区心血管病研究中心 南京，210002
关键词：心室重构；胶原；陪多普利；大鼠
摘要 目的
摘要 目的:采用缩窄腹主动脉造成压力负荷性心肌肥厚大鼠模型，观察血管紧张素转换酶抑制剂陪多普利早期给药对心室重构的预防作用以及相应的心肌组织病理学改变。
方法：大鼠分三组，正常对照组、心肌肥厚组和陪多普利治疗组。治疗组在模型制备手术后即开始给药至12周。心肌组织HE染色和胶原VG染色，图像分析系统测量心肌细胞横径(TDM)、心肌胶原容积分数(ICVF)和血管周围胶原面积(PVCA)。
结果：在压力负荷增加致心肌肥厚过程中，同时有心肌细胞和间质胶原二方面重构改变；陪多普利早期给药能明显减轻心肌细胞和间质胶原重构发生。
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结论：早期使用陪多普利对压力负荷心室重构有一定的预防作用。
要点：陪多普利对压力负荷性心室重构模型有预防心肌细胞的间质胶原的重构，对心室重构的预防作用较间质胶原更明显。
中图分类号：R544.1;R541.3;R972 文献标识码：A
文章编号：1006-2866(1999)04-0384-02
Remodeling of Ventricular Hypertrophy and Myocardium Histopathology after Perindopril Treatment in Ventricular Hypertrophy Rat
LI Hui,JIANG Shisen,CHEN Ruihua
, http://www.100md.com
(Nanjing General Hospital of PLA, Cardiovascular Research Center,Nanjing,210002)
ABSTRACT Aim：To determine the preventive effect of ventricular remodeling,and myocardium histopathology by early using perindopril.
Method：Partial ligation of the abdominal aorta of rats was carried to induce left ventricle hypertophy. After operation, perindopril(1 mg*kg-1*d-1) was given to the rats for 12 weeks. Morphological study of muscle cell transection diameter(TDM),collagen volume fraction(ICVF) and perivascular collagen area(PVCA) were carried by HE and collagen VG staining using image analysis system.
, http://www.100md.com
Results: During ventricular remodeling,myocardial cells and interstitial collagen were remodeling simultaneously.TDM,ICVF and PVCA were increased significantly. Perindopril significantly reduced left ventricular weight,TDM,ICVF and PVCA in the hypertrophy rat.
Conclusion: The results suggests that early using of perindopril could partially prevent ventricular remodeling induced by pressure-overload.
Key words: Ventricular remodeling;Collagen;Perindopril;Rat
, 百拇医药
左心室肥厚是高血压最常见的并发症之一，是以心肌细胞及间质胶原网络数量、质量发生改变为特征的心室重构(Ventricular remodeling),尤其是心肌间质纤维化使心肌硬度增加，顺应性下降，导致心脏舒张功能障碍，是心力衰竭，心律失常发生发展的重要环节[1，2]。因此，早期有效地预防心室重构有极其重要的临床意义。许多研究证实，心脏局部肾素血管紧张素系统(RAS)参与心肌肥厚的发生，血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)对高血压左室肥厚有逆转作用[3，4]。本研究在压力负荷性心肌肥厚大鼠模型，使用新一代血管紧张素转换酶抑制剂陪多普利(Perindopril)作为早期干预药物，旨在探讨陪多普利对压力负荷性心室重构的预防作用以及相应心肌组织病理学改变。
MATERIALS AND METHODS
1 动物模型与分组：
雄性8周龄SD大鼠，体重196±22 g，本院实验动物科提供，随机分为三组，正常对照组(n=6),心肌肥厚组(n=6)和陪多普利治疗组(n=8)。采用腹主动脉缩窄法制备压力负荷性心肌肥厚模型[5]。正常对照组施以假手术，即除不用丝线部分结扎腹主动脉以外，所有步骤均与心肌肥厚组相同。陪多普利治疗组于手术后即开始给药。陪多普利为法国施维亚制药厂出品(批号4H0406)，临用前按1 mg/kg体重溶于生理盐水灌胃，每次0.15 mg/0.5 ml，每日一次，正常对照组灌以等体积生理盐水。全部实验动物在术后12周处死取材。
, 百拇医药
2 心肌肥厚参数测定：
大鼠称体重(BW)后，用20%乌拉坦(1 g/kg)腹腔麻醉，开胸迅速取出心脏，剪除大血管残根，称全心湿重(HW)，再去除心房及右心室，称左心室湿重(LVW)。
3 光镜标本制备及心肌组织切片形态学参数测定：
在新鲜心脏左室中部冠状切面取材，10%中性福尔马林固定，石腊包埋，切片厚4 μm。分别做HE染色和胶原VG染色，使用HPIAS-1000高清晰度彩色病理图文分析系统在HE切片随机测量20个横截面心肌细胞横径(TDM)，取均值。在胶原VG染色切片上随机选取10个视野测量胶原容积指数(ICVF)，即胶原面积与心肌总面积的比值，取均值，除外血管周围胶原面积。在胶原VG染色切片上测量6～8支呈横切面肌内小动脉的血管周围胶原面积与管腔面积比值(PVCA)，取均值。
4.统计学分析：
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所有数据以均值±标准差(x±s)表示，组间比较采用方差分析。
RESULTS
1 各项心肌肥厚参数测定：心肌肥厚组HW/BW和LVW/BW均显著高于正常对照组，表明该压力负荷性心肌肥厚模型建立。其中TDM、ICVF和PVCA三项均显著高于正常对照组，反映出该压力负荷性心肌肥厚既有心肌细胞肥大又有间质纤维化。陪多普利治疗组的上述各项参数均较心肌肥厚组有显著性减低，说明陪多普利早期用药能够在很大程度上预防压力负荷所致的心肌肥厚发生。结果见表1。
表1 各组大鼠心肌肥厚参数测定(x±s)
正常对照组
(n=6)
心肌肥厚组
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(n=6)
陪多普利组
(n=8)
HW/BW(mg/g)
2.46±0.17
3.03±0.26**
2.69±0.15△
LVW/BW
1.75±0.10
2.17±0.17**
1.91±0.04△
, 百拇医药
TDM(μm)
12.87±0.94
16.46±1.34**
13.62±1.42△△
ICVF(%)
2.47±0.31
5.60±0.64**
3.79±0.71△
PVCA(%)
2.16±0.50
5.15±0.78**
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3.62±0.40△
*:P<0.05，**:P<0.01，vs control;△:P<0.05,△△:P<0.01 vs hypertrophy group TDM：横截面心肌细胞横径； ICVF：测量胶原容积指数； PVCA：横切面肌内小动脉的血管周围胶原面积与管腔面积比值
2 心肌组织病理学改变：光镜下观察HE染色心肌切片(图1)，心肌肥厚组可见下列特点：普遍心肌纤维粗大，细胞内肌原纤维数量增多，纵切面可见部分心肌纤维排列紊乱，呈“分枝”状。横切面可见部分心肌纤维排列拥挤，呈“漩涡”状。细胞核深染，形状不整，其TDM值高于正常对照组1.3倍，但未见有细胞坏死现象。
, http://www.100md.com 图1 心肌肥厚组大鼠心肌病理切片(HE染色×400)
光镜下观察胶原VG染色心肌切片(图2)，该染色将心肌细胞染成黄色，间质胶原染成紫红色。心肌肥厚组可见下列特点：普遍心肌细胞束间隙增宽，横切面可见有较粗大胶原纤维束相互连接呈网状，排列紊乱，分布不匀，似乎近心腔处胶原分布略多于远心腔处。在纵切面还可见了部分胶原纤维在心肌细胞束之间呈“团粒”状堆积。其CIVF值高于正常对照组2.2倍。但未见有因心肌细胞坏死而出现替代性纤维化疤痕灶。
图2 心肌肥厚组大鼠心肌病理切片(VG染色×400)
光镜下观察胶原VG染色心肌切片(图3)，心肌肥厚组心肌内冠状动脉壁稍增厚，腔变狭窄，最明显改变是在血管周围可见粗大胶原纤维包饶堆积，且向邻近间质延伸，其PVCA高于正常对照组2.3倍。
, 百拇医药
图3 心肌肥厚组大鼠心肌胶原病理切片(VG染色×200)
与心肌肥厚组的病理改变特征相比，陪多普利治疗组明显看出其减轻心肌细胞肥大和间质纤维化的作用，但并不能完全阻止心肌细胞肥大和间质纤维化发生，尤其对后者，仍较明显有别于正常对照大鼠(图4)。
图4 陪多普利治疗组大鼠心肌病理切片(VG染色×400)
DISCUSSION
各种原因引发的病理性心肌肥厚(心肌肥大)包含二方面内容，一是左心室心肌细胞数量、质量及细胞排列方式上发生改变，另一是心肌间质组织包括间质细胞(主要为成纤维细胞)及细胞外基质(主要为各型胶原纤维)在数量、质量及构型方式上发生改变。目前把这二方面的病理改变统归于心室重构范畴[6]。影响心室重构形成的因素大致可分为血流动力学、体液激素和代谢三方面。不同原因引起的心室重构机制和类型各不相同，因此采用药物干预方式对早期预防尚未发生的心室重构和对后期逆转已发生的心室重构，其作用机制亦有所区别，探讨药物预防或逆转心室重构的疗效及机制无疑有重要的现实意义。
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本实验结果表明，采用狭窄大鼠腹主动脉方法建立的压力负荷性心肌肥厚模型稳定，左心室肥厚效果明显。心肌组织切片观察到同时有心肌细胞和间质胶原二方面重构改变。并以心肌细胞重构发生明显，TDM值高于正常大鼠1.3倍，心肌细胞排列紊乱、拥挤，部分见有“分枝”、“漩涡”样改变。在间质胶原重构方面可观察到心肌间质纤维化和血管周围纤维化并存，属于通常心肌纤维化分型中称之为的反应性纤维化类型。ICVF和PVCA分别高于正常2.2倍和2.3倍。
有研究证实，在压力负荷升高的最初期，就可启动大鼠心肌细胞mRNA转录,肌动蛋白和胶原蛋白合成增加[7，8]。本实验在大鼠手术后立即开始陪多普利干预给药，并持续较长时间。结果表明陪多普利对压力负荷增加引起的心室重构有较明显的预防发生作用，其左室肥厚程度明显低于未用药物的大鼠。心肌组织切片形态学测量也证明，TDM、ICVF和PVCA均较未用药物心肌肥厚大鼠有不同程度的降低。其中对心肌细胞重构的预防作用似乎更优于对间质胶原的重构。
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总之，本研究提示，在压力负荷增加所致的心室重构中，早期使用ACEI对心肌细胞和间质胶原重构二方面都有显著的预防作用。
REFERENCES
1 Koren MJ,Devereux RB,Casale PN,et al.Relation of left ventricular mass and geometry to morbidity and mortality in uncomplicated essential hypertension[J] Ann Intern Med 1990,114(5):345-352
2 Cooper RS,Simmons BE,Castaner RA,et al.Left ventricular hypertrophy is associated with worse survival independent of ventricular function and number of coronary arteries severely narrowed[J] Am J Cardiol 1990；65(7):441-445
, 百拇医药
3.Weber KT,Brilla CG.Pathological hypertrophy and cardiac interstitium:Fibrosis and renin-angiotensin-aldosterone system[J] Circulation 1991；83(6):1849
4 Schmier RE,Martus P,Klingbeil A.Reversal of left ventricular hypertrophy in essential hypertension[J] JAMA 1996；275(19):1507-1513
5 Malik A,Shapiro JM,Yanics J,et al.A simplified method for producing rapid ventricular hypertrophy in rats[J] Cardiovasc Res 1974,8(6):801-805
, 百拇医药
6 Ashail L.Cardiac remodelling[J] Br Heart J 1994；72(4):315-316
7 Villarreal FJ,Wolfgang HD.Cardiac hypertrophy-induced changes in mRNA levels for TGF-B,fibronectin and collagen[J] Am J Physiol 1992；262(6Pt2):H1861-H1866
8 Chapman D,Weber KT,Eghbali M,et al.Regulation of fibrillar collagen types I and Ⅲ and basement membrane type Ⅲ collagen gene expression in pressure overload rat myocardium[J] Cir Res 1990,67(4):787-794
收稿日期：1999-04-09, http://www.100md.com