左室舒张功能减退的实验研究及在胸外科围术期的临床应用

发布时间：2018-03-24 06:37

本文选题：心脏　切入点：舒张功能　出处：《天津医科大学》2011年博士论文

【摘要】：一大鼠压力负荷诱导的左室舒张功能减退模型的建立及机制探讨 [目的]研究并确立左室舒张功能减退大鼠模型的建立方法,初步探讨其发生机制。 [方法]成年8周龄Wistar大鼠80只,随机均分为对照组和实验组。实验组40只,经腹腔注射10%水合氯醛(3ml/100mg)麻醉后,左上腹手术切口,进入腹腔,暴露并游离腹主动脉,确定左肾动脉分支,在其上方,将腹主动脉同8号针头(直径0.8mm)一同用丝线扎紧,然后抽出针头,环缩腹主动脉管腔。对照组40只,麻醉后施行开腹及游离腹主动脉,不做环缩。术后观察两组动物的饮食、活动能力、对外界反应能力等情况；记录出现活动能力明显下降、咳嗽和呼吸困难的时间。分别在饲养2周,4周,6周和8周时,随机抽取相同数量的对照组和实验组动物,进行血流动力学检测。由右颈总动脉插管,经聚乙烯塑料导管连接BL-410生物机能实验系统(成都泰盟科技有限公司)检测平均动脉压(MAP)、左心室收缩压(LVSP)、左心室舒张末压(LVEDP)、左心室压上升最大速率(+dp/dtmax)、左心室压下降最大速率(-dp/dtmax)。对比分析各时间点对照组和试验组数据,评价其差异。检测完毕后处死大鼠,取左心室组织,称重并计算左室重量指数(LVMI),对比分析各时间点实验组和对照组的差异。取部分左室心肌组织-80℃冰箱储存,在观察终点,统一采用RT-PCR方法,检测心室肌肌浆网膜钙离子泵(sarcoplasmic reticulum Ca2+—ATPase, SERCA2a)和受磷蛋白(PLB)的mRNA表达水平,对比分析各时间点对照组和试验组表达水平的差异性。剩余心肌组织福尔马林固定,在观察终点统一包埋、切片,HE染色观察心肌形态学变化,计数左室乳头肌水平横断面每高倍视野心肌细胞个数,对比分析各时间点实验组和对照组的差异。综合血流动力学和心肌形态学结果,作为成功模型的评价标准。所有数据均由SPSS13.0统计软件包处理。计量资料以均数±标准差表示,采用t检验；统计结果以P0.05为有统计学差异,P0.01为有显著统计差异。 [结果](1)实验组和对照组一般情况：术后第1周各组动物出现精神萎靡、活动减少、摄食及饮水量减少情况,一周后上述情况好转。2周时和4周时,活动进食情况,实验组与对照组无明显差异。6周时,实验组开始有动物出现活动量减少,饮食减少,体重比对照组轻(298.11±50.85vs334.29±46.09)g(P0.05)。6周后,实验组逐渐出现咳嗽,呼吸加快症状(78.36±14.54vs46.77±11.49)g(P0.05),活动量明显下降。在观察终点8周末,实验组对外界反映迟钝,不思进食,体重低于对照组(289.58±45.23vs349.56±38.24)g(P0.05),有部分动物出现死亡(20%)。术后实验组大鼠死亡4只,成活率90%,2只在术后1天内死亡,2只在术后6周以后出现呼吸困难后死亡。对照组无死亡。 (2)左室压力负荷增高在各实验组稳定存在,各时间点实验组的平均动脉压(MAP)和左室收缩压(LVSP)高于对照组：MAP,2周(127.56±20.39vs90.33±15.23)mmHg(P0.01)4周(128.415±14.03vs92.23±11.68)mmHg(P0.01),6周(130.25±16.36vs93.85±12.34)mmHg(P0.01)8周(115.37±13.35vs96.68±16.54)mmHg(P0.05)；LVSP,2周(149.39±18.34vs109.76±14.40)mmHg(P0.05)4周(156.73±15.03vs108.34±17.57)mmHg(PO.05),6周(142.21±18.23vs105.63±14.8)mmHg(P0.01),8周(129.09±16.23vs114.23±15.53)mmHg(P0.05). (3)舒张功能指标出现进行性改变：2周时,实验组较对照组,-dp/dtmax下降(4.32±0.27vs5.13±0.21)(P0.05),其他无差异；4周时,实验组较对照组,-dp/dtmax明显下降(3.64±0.30vs5.33±0.28)(P0.01),LVEDP明显升高(15.45±2.56vs5.90±2.46)mmHg(P0.01),其他无差异；6周时,实验组较对照组,-dp/dtmax明显下降(3.42±0.32vs5.29±0.34)(P0.01),LVEDP明显升高(19.89±3.28vs5.67±2.58)mmHg(P0.01),;8周时,实验组较对照组,-dp/dtmax明显下降(2.04±0.31vs5.41±0.39)(P0.01),LVEDP明显升高(24.34±4.08vs5.67±2.58)mmHg(P0.01). (4)收缩功能指标在6周时出现下降,8周时出现明显下降：6周时,实验组较对照组+dp/dtmax降低(5.98±0.31vs6.34±0.38)(P0.05)；8周时+dp/dtmax明显降低(4.50±0.21vs6.21±0。31)(P0.01)； (5)左室重量指数(LVMI)情况：与对照组相比,实验组2周时无差异,4周时升高(2.69±0.18vs2.33±0.20),6周时升高(2.65±0.21vs2.42±0.16)(P0.05),8周时明显升高(2.96±0.18vs2.39±0.19)(P0.01)。 (5)病理学检查显示心肌进行性损害：各对照组及2周实验组,心肌细胞完整,排列整齐；4周实验组,心肌细胞肥大,间隙略增宽,偶见点状坏死,间质轻度水肿；6周实验组,心肌细胞明显肥大,细胞核大而深染、横断面积增大,散在点状心肌细胞坏死,高倍视野心肌细胞计数少于对照组(19.78±3.36vs25.34±5.04)个/Hp(P0.05)；8周实验组,可见心肌细胞明显增大,排列紊乱,间隙增宽,片状心肌细胞坏死,高倍视野心肌细胞计数少于对照组(18.16±3.24vs28.35±3.25)个/Hp(P0.05),并可见大量炎症细胞浸润。 (6)PLB的mRNA表达量对照组和实验组无统计学差异,SERCA2a的mRNA表达量在4至8周组表达量降低：4周时,实验组低于对照组(CT值28.15±0.84vs26.14±0.51)(P0.05)；6周时,实验组低于对照组(CT值29.02±1.27vs26.50±0.89)(P0.05)；8周时,实验组明显低于对照组(CT值32.09±1.38vs27.25±1.24)(P0.01)。 [结论]8周龄Wistar大鼠肾上腹主动脉缩窄后8周观察期内,左室舒张功能随时间出现进行性减退。其中,2周时表现为左室主动松弛性受损,4周时表现为充盈压升高,6周时表现为限制性充盈障碍,8周时出现心力衰竭表现。影响心肌钙循环的主要因素——SERCA2a表达受抑制可能主要在左室舒张功能减退中后期起作用。二超声及心衰标志物和血流动力学在评价左室舒张功能进行性减退模型时的相关性 [目的]探讨超声检查评价大鼠左室舒张功能进行性减退的可行性；探讨血清NT-proBNP水平与舒张功能进行性减退的相关性；确立评价左室舒张功能进行性减退模型的非血流动学方法。 [方法]采用肾上腹主动脉方法建立左室舒张功能减退的大鼠模型30只,并设立对照组30只。分别在术后2周、4周及6周时,随机抽取相同数量的对照组和实验组大鼠,应用飞利浦心悦iE33彩色多普勒超声仪,选取S12-4高频探头对其行心脏超声检查。舒张功能指标包括：血流频谱多普勒记录二尖瓣舒张早期血流峰值速度(E)、舒张早期峰值运动速度(Em)、舒张晚期峰值运动速度(Am)；计算Em/Am和E/Em。收缩功能指标包括：左室射血分数(LVEF)、左室短轴缩短率(FS)、二尖瓣瓣环处心肌组织的收缩期峰值运动速度(Sm)和心排量(CO)。心脏结构指标：左室后壁厚度(LVPWD)、室间隔厚度(IVSD)、左室舒张末期内径(LVEDD)、左室收缩末期内径(LVESD)、左房收缩末期内径(LADs)。按已有公式计算左室重量(LVmass)。超声检查后,即刻行血流动力学监测,检测方法同第一部分。检测指标包括平均动脉压(MAP)、左心室收缩压(LVSP)、左心室舒张末压(LVEDP)、左心室压上升最大速率(+dp/dtmax)、左心室压下降最大速率(-dp/dtmax)。血流动力学检测前经右颈总动脉抽血lml,离心后取上清,-80℃冰箱储存,在观察终点,统一采取ELISA法检测血清NT-proBNP水平。所有数据均由SPSS13.0统计软件包处理。计量资料以均数±标准差表示,采用t检验；统计结果以P0.05为有统计学差异,P0.01为有显著统计学差异。两个变量之间比较应用直线相关分析,并对相关系数r进行显著性检验,P0.05为有统计学意义。 [结果](1)血流动力学检测结果提示2周时表现为左室主动松弛性受损,4周时表现为充盈压升高,6周时表现为限制性充盈障碍。 (2)超声检查中舒张功能指标显示左室舒张功能进行性减退：2周时,实验组和对照组相比,Em减慢(8.12±0.58vs9.65±0.65)(P0.05)。4周时,实验组与对照组相比,E增快(114.7±5.8vs91.9±6.7)cm/s(P0.05),Em减慢(7.51±3.78vs10.54±3.89)cm/s(P0.05)；Am减慢(5.83±2.34vs6.86±2.88)cm/s(P0.05)；Em/Am减小(1.29±0.11vs1.53±0.12)(P0.05)；E/Em增大(11.08±1.12vs14.20±0.87)(P0.05)；6周时,实验组与对照组相比,E增快(118.6±6.9vs89.5±7.2)(P0.05)；Em明显减慢(6.23±1.43vs9.64±2.36)cm/s(P0.01)；Am减慢(5.25±2.13vs6.23±2.02) cm/s (P0.05); Em/Am明显减小(1.18±0.14vs1.54±0.24)(P0.01)；E/Em明显增大(15.06±2.10vs10.84±1.20)(P0.01)。 (3)超声检查中收缩功能指标在6周及8周出现下降：在6周时,与对照组相比,LVEF降低(88.65±8.02vs93.98±6.92)%(P0.05)；FS降低(57.23±5.02vs6135±6.31)%(P0.05)；Sm降低(7.45±2.87vs8.46±2.98)cm/s(P0.05)。 (4)2维及M型超声检查结果显示,实验组心室肌逐渐增厚,左房内径逐渐增大：2周时,实验组与对照组相比,各组数据无差异；4周时实验组与对照组相比,LVPWD增厚(2.50±0.31vs2.15±0.27)mm(P0.05);LADs增宽(3.25±0.32vs2.84±0.14)mm(P0.05)；6周时,实验组与对照组相比,LVPWD明显增厚(2.82±0.40vs2.30±0.26)mm(P0.01);LVEDD变大(6.57±0.37vs5.82±0.39)mm(P0.05);IVSD增厚(2.39±0.28vs2.06±0.13)mm(P0.05);LADs明显增宽(3.43±0.32vs2.79±0.41)mm(P0.01)。 (5)评价舒张功能的无创超声指标与有创血流动力学指标相关性良好：E与LVEDP呈正相关(r=0.873,P0.000,Em与LVEDP呈负相关(r=-0.676,P0.001),E/Em与LVEDP呈正相关(r=0.703,P0.001),E与-dp/dtmax呈负相关(r=-0.690,P0.001),Em与-dp/dtmax呈正相关(r=0.762,P0.001),E/Em与-dp/dtmax呈负相关(r=-0.839,P0.000)。LVmass和实际测得LVM呈正相关(r=0.923,P0.000)。 (6)血清NT-proBNP水平随时间逐渐升高：在2周(81.14±22.10vs79.47±20.83)(pg/ml)(P0.05)和4周(101.48±49.68vs87.54±25.34)(pg/ml)(P0.05)升高,6周(117.24±31.82vs73.35±37.56)(pg/ml)明显升高(P0.01)；NT-proBNP与LVEDP呈正相关(r=0.590,P0.000)；NT-proBNP与-dp/dtmax呈负相关(r=-0.601,P0.000)。 [结论]在评价左室舒张功能进行性减退大鼠模型时,超声心动检查指标和血流动力学指标相关性良好,可准确评价大鼠左室舒张功能；通过对超声指标E、EM以及E/Em的分析,可判断大鼠左室充盈的状态,并对左室舒张功能不全程度进行分级；大鼠血清NT-proBNP水平和左室舒张功能减退程度相关,可用于大鼠左室舒张功能减退程度的评价。三左室舒张功能不全在胸外科围术期的研究 [目的]联合超声心动和6分钟步行试验(6MWT),对胸外科术前患者的左室舒张功能进行评价；探讨胸部手术对不同级别左室舒张功能不全患者术后心功能的影响；探讨左室舒张功能不全患者在胸部术后相关并发症的发病率与术前左室舒张功能不全级别的关系；初步探讨血清NT-proBNP水平与左室舒张功能不全级别的相关性,以及在胸外科围术期的变化对其诊断心力衰竭阈值的影响。 [方法]2010年3月至2011年3月,对我科行择期或限期胸部手术的,具有一项或多项导致左室舒张功能不全危险因素的住院患者进行术前超声检查,筛选出165例左室舒张功能不全患者,并根据超声指标对其进行分组：A组75例(1级左室舒张功能不全＼松弛功能受损性充盈异常；E/A1)；B组58例(2级左室舒张功能不全＼假性正常化；1≤E/A1.5且E/Em15或者Em7cm/s), C组32例(3级左室舒张功能不全\限制性充盈异常；E/A≥2,或1.5≤E/A2且E/Em15或者Em7cm/s)。(危险因素包括①年龄≥60岁；②合并高血压病；③合并糖尿病；④合并高脂血症,⑤合并轻度肺通气功能障碍；⑥具有Ⅰ Ⅱ级(NYHA)心功能不全症状的。排除标准：①Ⅲ、Ⅳ级心功能状态的；②合并缺血性心肌病患者中近一月有不稳定型心绞痛或心肌梗死的；③合并重症肌无力、脑血管疾病、下肢血管及运动系统疾病；④心律失常的；⑤肝肾功能严重不全的)。各组患者在术前1周之内进行6分钟步行试验(6MWT),在6MWT运动前、运动后即刻进行超声检查,对比分析心功能指标在试验前后的差异,并分析心功能指标的变化幅度(△1)在不同分级组间的差异。在术后第3天和第8天,分别进行超声检查,对比分析心功能指标在手术前(同运动前)和手术后的差异,并分析心功能指标的变化幅度(△2)在不同分级组间的差异。对心功能指标运动前后变化幅度△l和手术前后变化幅度△2进行相关性分析。超声检查指标包括：反映舒张功能的二尖瓣血流舒张早期峰值速度(E)、二尖瓣心房收缩期血流峰值速度(A)、E/A值、二尖瓣环舒张早期峰值运动速度(Em)二尖瓣环舒张晚期峰值运动速度(Am)、以及E/Em；反映收缩功能的左室射血分数(LVEF)、二尖瓣环收缩期峰值运动速度Sm；反映心脏形态的左室壁厚度(LVWD,=LVPWD+IVSD)、左室舒张末前后径(LVEDD)、左房收缩末前后径(LADs)。各组患者在超声检查当天清晨,取空腹血2m1,常温下离心后取上清,置-80℃冰箱储存,在研究终点统一应用ELISA法检测血清NT-proBNP水平；术前血清NT-proBNP水平和术前E/A、Em、E/Em分别进行相关性分析；对比分析所有患者术前与术后3天、术后8天血清NT-proBNP水平的差异；术后连续监测患者生命体征、监测动脉血氧分压(Pa02)、动脉乳酸值和尿量,记录术后监护时间及速尿的用量,对比分析各级别组之间的差异。计算术后各组心力衰竭(HF)、呼吸衰竭、肝肾功能衰竭、心律失常的发病率,并作各级别组之间的对比分析。所有数据均由SPSS13.0统计软件包处理。计量资料以均数±标准差表示,采用t检验和成组设计的方差分析；计数资料采用X2检验；统计结果以P0.05为有统计学差异；P0.01为有显著统计学差异。两个变量之间比较应用直线相关分析,并对相关系数r进行显著性检验,P0.05为有统计学意义。 [结果]6MWT运动后超声检查显示左室舒张功能在B组有下降,在C组有明显下降：E在A组(84.2±15.5vs67.0±11.4),B组(88.7±21.9vs72.3±23.1)和C组(103.9±22.4vs88.4±19.4)均增快(P0.05)；E/A在C组增大(1.91±0.22vs1.72±0.21)(P0.05)；Em在A组增快(5.16±1.74vs4.23±1.79)(P0.05)；E/Em值在B组(19.29±2.34vs17.31±2.17)(P0.05)和C组(25.34±2.37vs23.23±3.01)(P0.01)升高；△1Em随级别升高而降低(0.93±0.23vs0.41±0.12vs0.14±0.04)(P0.05),△1E/Em随级别升高而升高(0.53±0.22vs1.98±0.29vs2.11±0.27)(P0.05)。各组6MWT后收缩功能有所升高：LVEF在A组(68.4±14.3vs60.8±11.3),B组(70.1±9.2vs63.2±13.2)和C组(67.7±11.1=vs62.2±10.3)均增加(P0.05)；Sm在A组(8.35±1.19vs7.02±1.21),B组(8.36±1.39vs7.15±1.43)和C组(8.03±1.47vs6.92±1.02)均增快(P0.05)；△1LVEF随级别升高而降低(7.6±2.3vs6.9±3.1vs5.5±2.1)(P0.05)。术后3天超声检查显示左室舒张功能较术前均有降低,收缩功能在B组和C组出现降低：E在A组(79.3±14.6vs67.0±11.4)、B组(86.5±17.2vs72.3±23.1)和C组(102.3±16.8vs88.4±19.4)均增快(P0.05)；E/A在B组(1.52±0.39vs1.23±0.21)和C组(2.13±0.33vs1.72±0.21)均升高(P0.05)；Em在B组(3.87±1.65vs4.43±1.83)和C组(3.64±1.38vs4.31±1.27)均降低(P0.05)；E/Em在A组(19.34±1.83vs17.06±2.03)(P0.05)、B组(20.23±1.93vs17.31±2.17)(P0.01)及C组(28.43±3.44vs23.23±3.01)(P0.01)均升高(P0.05)；△2E/A随级别升高而升高(-0.06±0.02vs0.29±0.08vs0.41±0.07)(P0.05)、△2E/Em随级别升高而升高(0.51±0.28vs2,01±0.29vs2.16±0.21)(P0.05)；LVEF在C组出现下降(56.6±13.4vs62.2±10.3)；Sm在B组(6.05±1.77vs7.15±1.43)(P0.05)和C组(5.47±1.3vs26.92±1.02)(P0.05)均出现下降；A2LVEF随级别升高而降低(-2.6±0.7vs-3.4±1.1vs-5.64±1.8)和A2Sm随级别升高而降低(-0.044±0.02vs-1.10±0.21vs-1.45±0.17)(P0.05)。术后8天A组恢复术前左室舒张功能状态,B组和C组仍低于术前水平：收缩功能在各组均恢复术前水平：E在B组(80.2±18.9vs72.3±23.1)和C组(98.3±17.4vs88.4±19.4)仍增快(P0.05),在A组同术前无差异；E/A在B组(1.41±0.24vs1.23±0.21)和C组(2.09±0.29vs1.72±0.21)升高(P0.05)；Em只在C组(3.79±1.76vs4.31±1.27)仍降低(P0.05)；E/Emm在B组(19.83±2.01vsl7.31±2.17)及C组(27.46±2.01vs23.23±3.01)仍升高(P0.05)。收缩功能指标LVEF和Sm同术前无差异；心功能指标在运动前后的变化幅度△1和在手术前后(3d)的变化幅度△2相关性良好：△1E/Em和△2E/Em正相关(r=0.893,P0.000)；△1E/A和△2E/A呈正相关(r=0.731,P0.001)；△1Emm和△2Emm呈正相关(r=0.785,P0.001)；收缩指标无相关性。血清NT-proBNP水平：术前水平和E/Em呈正相关(r=0.0.782,P0.000)；术前组间存在差异,随分级升高而增高(79.32±25.43vs89.54±18.16vs96.35±16.22)。术后3天总体水平均比术前高(107.43±22.34vs88.55±12.46)(P0.05),且升高幅度随术前舒张功能不全级别升高而更加显著,A组(97.65±22.45vs79.32±25.43)(P0.05),B组(108.43±23.82vs89.54±18.16)(P0.05),C组(125.56±17.62vs96.35±16.22)(P0.01)；术后8天同术前无差异。术后并发症的发病率：心衰发病率C组较A组(28.4%vs13.3%)(P0.05)和B组(28.2%vs15.5%)高；呼吸衰竭发病率C组较A组(21.9%vs13.3%)(P0.01)和B组(21.9%vs13.8%)(P0.01)高；心律失常发生率B组较A组增高(24.1%vs17.3)(P0.05),C组较A组高(21.8%vs17.3)(P0.01)。 [结论]6MWT运动后,左室舒张功能在2、3级左室舒张功能不全患者进一步下降,且在3级下降的更明显；左室舒张功能在手术后早期(3d)明显下降,下降程度随术前左室舒张功能不全级别升高而增加；在术后晚期(8d),术前为1级舒张功能不全的可恢复至术前水平；左室收缩功能在术前2、3级左室舒张功能不全患者的手术后早期(3d)下降,在术后晚期(8d)可恢复；术前3级舒张功能不全患者术后更易并发心力衰竭、呼吸衰竭和心律失常；6MWT前后舒张功能变化程度与术后早期舒张功能的变化相关；血清NT-proBNP水平随左室舒张功能不全级别升高而增大；术后早期血清NT-proBNP水平在各级别普遍上升,其升高程度随术前舒张功能分级升高而增加,提示3级左室舒张功能不全患者术后心功能衰竭的风险大。
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【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R654.2;R-332

【参考文献】