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编号:10276659
动力性肺动脉高压幼犬模型中肺动脉压力与血管结构的关系
http://www.100md.com 《第四军医大学学报》 2000年第5期
     作者:崔勤 杨景学 朱海龙 赵建斌

    单位:崔勤(第四军医大学西京医院心血管外科中心);杨景学(第四军医大学西京医院心血管外科中心);朱海龙(第四军医大学西京医院心血管外科中心);赵建斌(第四军医大学西京医院中医科,陕西 西安 710033)

    关键词:肺动脉高压;动物模型;血管重塑

    第四军医大学学报000526 摘 要: 目的 探讨肺动脉压力与结构关系. 方法 实验幼犬15只,分2组. 组1为分流组(n=12),组2为正常对照组(n=3). 分流后90 d两组进行血流动力学检测后,放血处死,肺组织切片行病理学检测. 结果 ①组1 左下肺动脉压(PLLPA)、左下肺血管阻力(LLPVR)及肺血流量(PBF)显著升高(P<0.01),右肺动脉压(PRPA)也有升高,但不及PLLPA显著. ②分流犬左下肺动脉出现平滑肌细胞显著增生并向肺动脉远端延伸,肌性动脉(MA)、 部分肌性动脉(PMA)数量增多,非肌性动脉(NMA)数量减少,弹力、胶原纤维增多,血管中膜及内膜增厚,部分血管腔闭塞甚至出现血管丛样改变, 分流犬右下肺动脉仅出现轻度增生, 且仅限于中膜. 结论 肺动脉压力的升高可导致肺动脉结构重塑,肺动脉高压程度不同,所造成的肺动脉病理改变也不同. 而肺动脉的病理改变又导致肺循环阻力的上升,从而导致肺动脉压力的进一步升高,形成恶性循环.
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    中图号:R544 文献标识码:A

    文章编号:1000-2790(2000)05-0601-04

    Relationship between pressure and structure of experimental pulmonary artery hypertension in puppies

    CUI Qin, YANG Jing-Xue, ZHU Hai-Long

    (Center of Cardiovascular Surgery)

    ZHAO Jian-Bin

    (Department of Traditional Chinese Medicine, Xijing Hospital, Fourth Military Medical University, Xi'an 710033, China)
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    Abstract: AIM To explore the relationship between the pressure and the structure of pulmonary artery. METHODS Experimental puppies were divided into 2 groups: Shunted group (n=12), and the normal young dogs group (n=3). The pathologic examination of pulmonary artery (PA) was done after hemodynamic changes were measured and recorded on the 90th day. RESULTS ① The pressure, resistance and the blood flow of the lower left pulmonary artery (PLLPA, LLPVR and PBF) were heightened (P<0.01). The pressure of right pulmonary artery (PRPA) was also increased , but not so remarkable as PLLPA. ② The structure of lower left pulmonary artery was altered observably, and the SMC proliferated and extended to the distance. The muscle artery (MA) and partially muscle artery (PMA) increased, but the nonmuscle artery (NMA) reduced. The collagen and the elastic fibers were increased in arterioles. The intima and media were proliferous and hypertrophic, and the obliterations and the plexiform were observed in some arterioles. However, the changes of right pulmonary artery of model dogs were much milder than those of lower left pulmonary artery and only observed in media. CONCLUSION The increased of pulmonary artery pressure (PAP) resulted in the remodeling of pulmonary artery, The different degree of PAP reduced the different remodel of PA, and the pathologic changes of PA led to a further hoisting of pulmonary pressure. Both are the causes and effects of each other, and result in a malignant cycle.
, 百拇医药
    Keywords: pulmonary hypertension; animal model; remodel of artery

    0 引言

    我们利用幼犬单侧部分动力性肺动脉高压模型[1],对不同部位肺动脉结构改变与肺动脉压力之间的关系进行了观察和研究.

    1 材料和方法

    1.1 材料 杂种幼犬,年龄2~3 mo,体质量3.5~4.5 kg,雌雄不拘,分2组:组1为分流组(n=12), 全部行左侧开胸,选用成年犬左锁骨下动脉(直径:5~5.5 mm)在幼犬降主动脉与左下肺动脉间搭桥,造成降主动脉-左下肺动脉分流[1]. 术后90 d进行体、肺循环血流动力学检查,然后处死行病理检测;组2为正常对照组(n=3),利用相同年龄的未手术犬,同步进行上述检测.
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    1.2 方法

    1.2.1 血流动力学监测 分流组于术前及术后90 d分别进行体、肺循环血流动力学检测. 方法:30 g.L-1戊巴比妥钠(30 mg.kg-1)静脉麻醉,仰卧位,固定四肢及头部,经股静脉或颈内静脉穿刺并置入5F或6F Swan-Ganz导管(Arrow美国) 测量左下肺动脉压(PLLPA)、右肺动脉压(PRPA). 并通过公式计算肺血流量(PBF)及左下肺循环阻力(LLPVR). 对照组血流动力学测定同分流组.

    1.2.2 形态学检测 血流动力学测量完毕,分流组6只,对照组3只实验犬静脉注射肝素液100 U.kg-1后,放血处死. 经左侧第5肋间进胸,完整取出心肺,行病理学检测. 病理切片,按常规方法. 病理学检查包括普通染色(观察肺动脉一般显微形态学变化)和特殊染色(观察肺动脉胶原纤维、弹力纤维、网状纤维分布情况). 特殊染色包括Van Gieson染色、弹力纤维染色、网状纤维染色等. 肺动脉形态学测量:不同动脉数量测量. 计数高倍镜下MA,PMA和NMA个数并计算其百分数,管壁中膜面积/总面积(WA/TA)及中膜厚度/血管外径(WD/TD)的测量与计算.用全自动图像分析仪(Leica Q570c 德国),测量MA,PMA和NMA,然后按公式计算WA/TA及WD/TD.
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    统计学处理: 数据以均数±标准差(±s)和百分率(%)表示,统计学处理用组间t检验,百分率用χ2检验.

    2 结果

    2.1 血流动力学变化 分流后90 d与分流前相比,PLLPA由1.36 kPa升至11.13 kPa, LLPVR由5.65 Wood's U升至14.31 Wood's U,PBF由1.8 L.min-1升至5.83 L.min-1, PRPA也有上升,对照组随年龄增长也有一定变化(Tab 1).

    表1 肺血流动力学变化

    Tab 1 Change of pulmonary hymodynamics (±s) Gruops
, 百拇医药
    n

    Baseline

    Post-shunt 90 d

    p(Pa)/kPa

    PVR/wood's U

    PBF/(L.min-1)

    p(Pa)/kPa

    PVR/wood's U

    PBF/(L.min-1)

    Control

, 百拇医药     3

    1.3±0.4

    5.2±0.9

    1.8±0.2

    2.4±0.6a

    6.0±1.5a

    3.0±0.6b

    Shunt

    LLPA

    6

    1.4±0.3

    5.7±0.3
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    1.8±0.0

    11.1±1.5bdf

    14.3±1.9bd

    5.8±1.3bd

    RPA

    6

    1.3±0.4

    -

    -

    3.5±0.2ab

    -

, 百拇医药     -

    aP<0.05, bP<0.01 vs baseline; dP<0.01 vs control; fP<0.01 vs RPA.

    LLPA: left lower pulmonary artery; RPA: right pulmonary artery; PAP: pulmonary artery pressure; PVR: pulmonary vascular resistance; PBF: pulmonary blood flow.

    2.2 形态学改变 ①显微构型改变: HE染色显示:对照组左下肺动脉壁薄腔大,内皮及平滑肌细胞排列规则(Fig 1A). 分流犬左下肺动脉不同部位血管形态变化各异,肺小动脉中膜及内膜增厚,血管外径无改变但内径变小,且呈不对称性改变,其中部分血管腔完全闭塞(Fig 2). 分流犬右下肺动脉中膜轻度增生,内膜改变不明显,血管壁无明显增厚(Fig 1B). 分流犬左上肺与右上肺病理变化基本同右下肺. 特殊染色显示:分流犬左下肺动脉胶原及弹力纤维增多,网状纤维阳性表达,微动脉内出现弹力层(Fig 3B). 对照组及分流犬右下肺动脉特殊染色呈阴性及弱阳性改变(Fig 3A). ②不同种类腺泡内肺动脉(IAPA)计数改变: 分流组左下肺动脉中膜平滑肌细胞肥大增生,并向肺动脉远端延伸,MA、PMA 数量增多,NMA 肌化,数量减少. 分流组左下肺动脉WA/TA和WD/TD比值增高(P<0.01). 分流组右肺动脉肌性动脉增多(P<0.01),NMA减少(P<0.01). WA/TA,WD/TD比值升高,但程度均不如分流犬左下肺显著(Tab 2, 3).
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    表2 泡内肺动脉各型血管占位比例

    Tab 2 Ratio of varies types in intra-acinous pulmonary arteries (%) Group

    n

    MA

    PMA

    NMA

    Control

    3

    6.9

    24.1

    69.0
, 百拇医药
    Shunt

    LLPA

    6

    39.6bd

    29.9bd

    30.5bd

    RPA

    6

    13.7b

    27.8

    50.6a

    aP<0.05, bP<0.01 vs control; dP<0.01 vs RPA. MA: muscular artery; PMA: partially muscular artery; NMA: nonmuscular artery; LLPA, RPA: The same as Tab 1.
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    图1 肺小动脉管腔变化

    Fig 1 Changes of pulmonary small artery vessel cavity

    A: Control group; B: RLPA of the shunt group. The cavity of vessel was large and the wall was thin in control group. The right pulmonary artery of shunt was thicker than that of control but only in media. elastic fiber stain ×66

    图2 分流组左下肺动脉变化

    Fig 2 The LLPA changes of the shunt group
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    A: HE stain; B: Elastic fiber stain. The intima and media of left lower pulmonary artery company with terminal bronchiole were proliferous and hypertrophic and the cavity is nearly closed ×66

    图3 左下肺动脉胶原纤维变化

    Fig 3 The collagen fiber changes of LLPA

    A: Control group; B: Shunt group. The collagen fiber of control group was not proliferous, but it was unsymmetric and proliferous in shunt group ×66
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    表3 各组WA/TA,WD/TD相对比值

    Tab 3 The relatively ratio of WA/TA, WD/TD in each group (%) Group

    n

    WA/TA

    WD/TD

    Control

    3

    18.5±5.2

    22.1±6.5

    Shunt

    LLPA
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    6

    73.1±18.9bd

    89.5±8.4bd

    RPA

    6

    36.7±4.5b

    44.9±2.8b

    bP<0.01 vs control; dP<0.01 vs RPA. LLPA, RPA: The same as Tab 1.3 讨论

    左向右分流型先天性心脏病伴随肺动脉高压的形成和发展,出现肺动脉结构改变. 其发生部位主要位于腺泡内肺动脉(intra-acinous pulmonary arteries, IAPA),即呼吸性细支气管、肺泡管及肺泡水平上的肌性动脉(muscular artery, MA),部分肌性动脉(partially muscular artery, PMA)及非肌性动脉(nonmuscular artery, NMA)[2]. 但有关肺血管床改变与肺动脉高压的关系研究不多[3-5].
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    3.1 压力与肺动脉形态学的关系 体肺动脉分流术后90 d的检测结果显示不同部位肺动脉压力升高程度不同,肺动脉出现病理改变亦不一样. 左下肺动脉压力达分流前8倍之多,左下肺动脉主干扩张,末梢狭窄,背影变淡,镜下见肺小动脉内膜和中膜平滑肌细胞过度增生,细胞间质中胶原纤维、弹性纤维和网状纤维增多,中膜及内膜显著增厚,且呈不对称性改变,血管外径无改变而内径显著缩小,其中部分血管腔完全闭塞,有些血管闭塞后,由于内皮细胞增生出现血管丛样及海绵样改变. 符合临床病理中Ⅳ至Ⅴ级肺血管改变[4].

    分流犬右下肺动脉压力虽有升高,但远不及左下肺动脉那样明显,其肺小动脉中膜仅出现轻度增生,内膜改变不明显,血管壁无明显增厚. 相当于临床病理中I级肺血管变化. 表明左向右分流心脏病中首先出现的是肺动脉容量和压力升高,继之而来的才是肺动脉形态结构的改变. 肺动脉高压早期的有效治疗,是防止肺血管不可逆性改变的重要措施.

    3.2 压力与肺动脉纤维化的关系 在正常肺小动脉中较少有胶原、弹力及网状纤维存在. 而在肺动脉高压病例的肺组织切片中,常可见到. 本实验中,术后90 d分流犬左下肺动脉内膜及中膜出现大量胶原、弹力及网状纤维,而对照组及分流犬右下肺动脉呈阴性及弱阳性表达. 表明胶原蛋白和弹性蛋白可能与平滑肌细胞增生有关.
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    3.3 压力与不同种类肺动脉计数关系 正常情况下,肺组织内血管结构以NMA为主,PMA次之,而MA较少. 随着分流组实验犬左下肺动脉压力升高,肺动脉平滑肌细胞出现过度增生,并向肺动脉远端延伸,导致MA、PMA增多,NMA数量减少,而在同一模型犬中,右肺肌化血管(MA+PMA)数目远较左下肺动脉为少. Reid[6]曾报道IAPA的肌化改变是由于平滑肌细胞对局部肺泡缺血、缺氧发生的代偿适应现象,而我们实验中的IAPA的改变显然与肺动脉接受了大量高压血流有关. 我们还发现,左向右分流所造成的肺动脉改建是不对称的,一方面表现在同一截面的血管,部分细胞增生明显,而另一部分细胞增生不明显,导致部分管壁向管腔内凸出,这种情况可能与血管壁受力情况有关;另一方面,同一肺叶内血管改变也不完全相同. 这可能与血流分布上的差异有关. 此现象提示我们:①应用血管面积资料进行计算和统计,可能较单用管径比更准确,能如实反映血管增生情况; ②在临床肺活检时也应多取一些部位肺组织,以防获取失真资料.

    作者简介:崔 勤(1957-),女(汉族),河南省南阳市人.博士,主治医师,讲师.Tel.(029)3375313(O) Email. Cuiqin@fmmu.edu.cn
, 百拇医药
    参考文献:

    [1] 崔 勤, 朱海龙, 杨景学et al. 实验性幼犬单侧部分肺动脉高压模型的建立[J]. 第四军医大学学报,1999;20(4):328-330.

    [2] 王迪寻,金惠铭.病理生理学[M]. 北京:人民卫生出版社,1994:538-542.

    [3] Weber KT, Brill CG. Pathological hypertrophy and cardic interstitium fibrosis and renin-antiotensinal desterene system [J]. Circulation,1991; 83 (12): 1849-1857.

    [4] Wang BL, Cui SS, Liu XO et al. Amorphological study of primary pulmonary hypertension [J]. Chin Med Sci, 1991; 6 (3): 178-181.

    [5] 王柏苓, 崔松山, 杨白玉et al. 大鼠实验性肺动脉高压的功能、 形态关系及大蒜素等的阻抑作用观察[J]. 中国医学科学院学报,1996;18(6):461-467.

    [6] Reid LM. Structure and function in pulmonary hypertension [J]. Chest, 1986; 89 (2):236-279.

    收稿日期:1999-11-04; 修回日期:2000-01-05, 百拇医药