大鼠应激性心肌病初发及复发模型的制备研究

发布时间：2017-09-23 21:18

  本文关键词：大鼠应激性心肌病初发及复发模型的制备研究

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【摘要】：[研究背景]应激性心肌病(Stress Cardiomyopathy,SCM)是一种逐渐被人们认识的急性心脏综合征,其临床特征包括可逆性左心室功能障碍和局部室壁运动异常及类似急性心肌梗死的心电图ST-T改变和轻度心肌酶升高,但大部分无冠状动脉的阻塞性病变,多见于老年女性,且发病前多有情感和生理上的诱因。该病于1990年首次被日本学者提出,因其急性期左室收缩末期形态像日本渔民捕捉章鱼的鱼篓,又称TakoTsubo(章鱼篓)心肌病(Takotsubo cardiomyopathy,TTC),也曾命名为短暂的左心室心尖部气球样变(transient left ventricular apicalballooning).心碎综合征(broken heart syndrome).壶腹心肌病(ampullacardiomyopathy)等。由于SCM表现酷似急性冠脉综合征,在疑似急性冠脉综合症的患者中占比2%,因此是急诊胸痛诊断中的重要鉴别诊断； SCM病人心功能障碍多于数天至数周完全恢复,总体预后良好,96%的病人几近康复,但在急性期仍然是一种致命性疾病,Sharkey等报道约5%的病人出现过心脏骤停。急性期患者会出现恶性心律失常、心源性休克、心室壁破裂,使其住院死亡率达0%-8%。远期死亡率0%-17%；远期复发率0%-11.4%；首次发作后4年里最常见的症状是胸部疼痛(30%)。SCM作为一种新认识的综合征,其病例报告的数量迅速增加,但对其发病机制、规范治疗尚缺充分的认识和证据。故进一步研究、认识该疾病有重要的临床意义及社会价值。SCM特征性形态学改变为心尖部室壁运动消失呈气球样膨胀,心基底部运动增强,此为典型SCM,约占85%,如室壁运动异常不在心尖部,而在其他部位的则为非典型SCM,非典型SCM中大部分表现为心尖部运动增强,而心基底部心肌运动消失,即“倒Takotsubo心肌病”(inverted TTC),还有小部分累及左心中部或其他节段。SCM复发时室壁运动异常的部位(类型)不一定与首次发病时一致。SCM多样化的临床表现提示该病涉及多因素、多方面的病理生理机制,针对短暂性可逆性左心功能障碍,目前提出几种假说：(1)交感神经过度兴奋和儿茶酚胺毒性介导的心肌顿抑；(2)雌激素水平降低,削弱了其心脏保护作用；(3)心肌脂肪酸代谢异常,脂肪酸的μ氧化被抑制,从而对心肌供能的不足影响心肌的收缩功能；(4)冠状动脉痉挛；(5)冠状动脉微循环障：(6)急性左室流出道梗阻。其中儿茶酚胺介导的神经源性心肌毒性被认为是最可能的机制。在身体或情绪压力应激状态下,产生内源性儿茶酚胺;Wittstein等研究显示SCM患者的血浆肾上腺素、去甲肾上腺素水平比正常人高7-34倍,较急性心肌梗死患者(killip III)高2-3倍；另外,注射外源性儿茶酚胺如肾上腺素和疾病条件下如分泌儿茶酚胺的嗜铬细胞瘤均可诱导类似室壁运动异常,支持着儿茶酚胺毒性假说。哺乳动物左心室p受体和交感神经由心尖到心基底存在梯度性分布,心尖部p受体的密度最高而交感神经分布最少,故推测心尖部对儿茶酚胺较敏感使该部分容易受累,且循环中高水平的肾上腺素发挥着最为关键的作用,高水平的肾上腺素可通过β2受体耦联抑制性G蛋白(inhibitory G protein, Gi)信号通路发挥负性肌力作用,心尖部p2受体密度较基底部高易出现顿抑,表现为典型SCM。在实验动物研究上,高剂量肾上腺素(p1、p2和a激动剂)、异丙肾上腺素(β1、p2激动剂)可成功诱发典型SCM动物模型,支持β2受体心尖部的高密度分布与典型SCM存在一定关系。研究显示p1只能耦联兴奋性G蛋白(stimulatory G protein, Gs)产生正性肌力作用,而β2受体可耦合Gs和Gi,因此,去甲肾上腺素不能介导Gi通路产生负性肌力作用。Paur等通过给大鼠静脉注射高剂量的肾上腺素成功诱发典型SCM,而同样高剂量的去甲肾上腺素(β1、α激动剂)却不能成功造模。但Redfors等实验研究表明采用去甲肾上腺素腹腔注射可诱发出非典型SCM。目前研究多用异丙肾上腺素、肾上腺素诱发模型建立,因异丙肾上腺素与肾上腺素生物学效应相似,以异丙肾上腺素造模的研究占多数,然而异丙肾上素是人工合成儿茶酚胺衍生物,并非人体内源性儿茶酚胺,去甲肾上腺虽与肾上腺素同为内源性激素,但在去甲肾上腺素造模上存在一定的争议,甚少采用去甲肾上腺素造模；且国内外研究中对SCM复发造模的探索尚属空白；对SCM左心区域性节段改变是否决定于左心肾上腺素受体的梯度分布尚无明确答案,鉴于此,本课题采用去甲肾上腺素探索制备大鼠SCM模型及复发模型,同时探索异丙肾上腺素复发造模的建立与之作比较,并以此初步研究SCM的表现类型与左心α1、β1、β2受体分布的关系,以期为今后进一步研究SCM发病机制,明确发病类型,防治该病奠定一定的实验基础。第一部分去甲肾上腺素制备大鼠应激性心肌病模型的剂量研究[目的]探索应用去甲肾上腺素(NA)制备大鼠应激性心肌病(SCM)模型的最适剂量,为进一步开展实验研究奠定基础。[方法]30只雄性SD大鼠(300-350 g)按随机数字表法随机分成5个组,分别接受NA 1,2,3,4,5 mg/KG腹腔注射用于探索最适剂量。给药90 min后检测大鼠心率、肛温,并采用超声心动图观察室壁运动,以出现左室功能障碍,心尖节段(典型)或非心尖节段(非典型)室壁运动失活判定成功造模。1周后复查超声心动图,观察室壁运动恢复情况。[结果](1)NA剂量≥2mg/KG可诱发出节段性室壁运动异常的SCM模型且1周内可自行恢复正常。其中4 mg/Kg组成功率最高66.67%(4/6只),共有4只大鼠造模成功(典型SCM 1只,非典型SCM 3只)。(2)随着NA剂量的增加,2h死亡率、大鼠肛温及心率随之增加,5 mg/Kg组2h内半数致死。[结论](1)应用NA腹腔注射可成功制备典型与非典型SCM模型,4 mg/Kg为造模的最适剂量。(2)该制备方法简单,重复性好,支持儿茶酚胺毒性效应为SCM的发病机制的假说。第二部分应激性心肌病初发、复发模型制备及发病机制初探[目的]探讨应用去甲肾上腺素(NA)及异丙肾上腺素(ISO)制备SCM复发模型的可能性,比较两者造模类型的特点,为今后研究该病提供良好的动物模型；同时初步探讨左室心肌肾上腺素α1、β1、β2受体分布与典型及非典型SCM发生的关系。[方法]60只雄性SD大鼠(300-350 g)分成两部分用于本研究。(1)应用去甲肾上腺素制备初发及复发SCM模型的研究。根据第一部分研究结果确定去甲肾上腺素4mg/KG为最适剂量,45只接受4mg/KG去甲肾上腺素腹腔注射进行初发造模及1周后复发造模,给药90min后采用超声心动图分别对心尖段、心中间段、心基底段行M超检测比较各节段的运动波幅,测量短轴缩短率(FS%),判断造模结果,成功初发造模的大鼠,取典型、非典型各5只处死取心肌组织行病理检查(该组标记为初发造模组),余下的正常喂养,于第7天复查超声,将室壁运动恢复正常的大鼠按类型取出总数的2/3于第8天进行复发造模,成功复发造模的大鼠处死取心肌组织行病理检查(即为：复发造模组)；其余1/3为作为恢复组,予生理盐水腹腔注射用作复发对照后处死取心肌组织行病理检查。对左心室基底段、心尖段心肌组织行HE染色及肾上腺素能受体α1、β1、β2免疫组化染色,观察病理形态改变及受体表达情况,评价动物模型,比较急性期与恢复期病理变化,比较运动减弱节段与运动增强节段的心肌损伤程度；采用Image-ProPlus图像软件分析半定量的方法比较各实验组间心基底段与心尖段αl受体、β1受体、β2受体表达的比值,研究NA大鼠SCM的表现类型与左心室α1、β1、β2受体解剖分布的关系。5只予等量的生理盐水腹腔注射作为正常对照组,完成超声检测后处死取心肌组织行病理检查。(2)应用异丙肾上腺素制备SCM模型的研究。10只接受50 mg/KG异丙肾上腺素腹腔注射进行造模,成功造模后正常喂养1周复查超声心动图,于第8天对室壁运动恢复正常的大鼠予复发造模。[结果](1)NA初发造模大鼠中,造模成功26只,总成功率为57.8%,非典型SCM 21只(20只为倒章鱼篓型的非典型SCM；1只表现为中间节段型SCM),占81%,典型5只,占19%。成功造模大鼠7d内异常运动的室壁可自行恢复正常(各节段FS%与正常组相比P0.05),其中10只非典型SCM大鼠复发模型诱导成功率为30.0%(3/10),且均成功转变为典型SCM,转型率为100%(3/3);(2)HE染色见成功造模大鼠心肌纤维均有不同程度的心肌纤维变性、水肿、收缩带坏死,未见明显的心肌细胞凋亡坏死。初发造模组中心肌运动减弱段(典型SCM的心尖+非典型SCM心基底段)比心肌运动增强段(典型SCM的心肌基底段+非典型SCM心尖段)收缩带坏死严重(Z=-2.145,P=0.0430.05);恢复组见心肌纤维变性、水肿基本恢复,可见少量炎症细胞浸润及零星收缩带坏死。(3)正常对照组α1、β1、β2受体心基底段与心尖段的比值分别为0.87,1.12,0.85(中位数),与其他各组的比值比较差异无统计学意义(P0.05)。(4)10只接受50 mg/kg ISO造模的大鼠中成功初发造模6只,成功率60%,均为典型SCM,一周后复发造模见6只大鼠中有5只成功复发,复发成功率为83%(5/6),类型与初发时类型一致为典型SCM,类型转变率为0%。[结论](1)去甲肾上腺素及异丙肾上腺素均可用于初发或复发SCM模型的制备。(2)初发造模时,NA造模以非典型SCM为主,ISO造模以典型SCM为主；复发造模时,室壁运动异常的部位(类型)不一定与首次发病时一致,NA复发造模SCM类型可改变,ISO复发造模类型未见改变。(3)运动减弱节段心肌损伤程度较严重,但1周后运动功能可恢复至正常,而心肌组织仍可见零星收缩带坏死。(4)大鼠左心肾上腺素受体存在解剖学梯度分布差异,β2受体、αl受体的优势区域在心尖部(密度高),β1的优势区域在心基底部(密度高),这种梯度分布差异不是直接影响SCM发病类型的决定因素,具体机制尚需进步研究探明。
【关键词】：应激性心肌病 应激性心肌病复发 去甲肾上腺素 异丙肾上腺素 动物模型 肾上腺素受体
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R542.2;R-332
【目录】：

• 摘要3-9
• ABSTRACT9-17
• 前言17-21
• 第一部分 去甲肾上腺素制备大鼠应激性心肌病模型的剂量研究21-28
• 1.1 前言21-22
• 1.2 材料及方法22-23
• 1.3 结果23-26
• 1.4 讨论26-28
• 第二部分 应激性心肌病初发、复发模型制备及发病机制初探28-52
• 2.1 前言28-29
• 2.2 材料及方法29-33
• 2.3 结果33-41
• 2.4 讨论41-52
• 全文总结52-53
• 创新性、局限性与展望53-55
• 中英文缩略词表55-56
• 参考文献56-65
• 论文发表情况65-66
• 致谢66-68

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