不同呼吸管理模式下大鼠急性心梗模型远期存活率的比较及影响因素分析

                作者：陈婷婷，李力兵，王刚，高长青

【摘要】  目的 采用不同的呼吸管理模式建立大鼠心肌梗死模型，比较远期存活率并分析相关影响因素。方法 分别采用气管切开和面罩通气两种呼吸管理模式对60只大鼠行左前降支结扎手术，同时设立10只对照组，4周后进行血流动力学测定和病理染色。结果 气管切开组和面罩通气组，与对照组相比，心率增快，左心室舒张末压（left ventricular end-diastolic pressure, LVEDP）增高、左心室内压最大变化速率（±dp/dtmax）绝对值降低（P<0.05），但两组之间并无差别（P>0.05）。病理结果显示均形成确切的心梗。结论 气管切开和面罩通气两种呼吸管理模式均可用于大鼠心梗模型的制作，通过采取必要措施，可以提高心梗模型的远期存活率。

【关键词】  大鼠;模型;心肌梗死

     Abstract: OBJECTIVE   To establish and assess the rat model of myocardial infarction in different respiratory controlling methods and improve the survival rates. METHODS  The rat model of myocardial infarction was made through ligating the anterior-descending coronary artery in different respiratory controlling methods. The control group was the same as above without ligating coronary artery. Hemodynamic parameters including heart rate, left ventricular end-diastolic pressure and ±dp/dtmax were observed at 4th week after operation. RESULTS  At the 4th week, HR and absolute value of ±dp/dtmax were higher in the two model groups than in the control group (P<0.05), but the difference in the two model groups was not significant (P>0.05). The myocardial infarction was induced successfully and was justified by histopathologic examination. CONCLUSION  Both the two respiratory controlling methods can be used in making the rat model of myocardial infarction. The survival rates can be improved through proper measures taken during and after the operation.

    Key words：  Rat; Model; Myocardial infarction

    心肌梗死动物模型是研究人类心肌梗死的重要手段之一, 对于研究人类心肌梗死的病理基础、心电生理改变以及客观评价方法具有重大价值。近年来, 结扎大鼠的左冠状动脉或其分支制作心肌梗死模型的报道非常多, 但具体的制备方法各异, 大鼠急性心梗模型的远期存活率低、稳定性差成为整个实验的瓶颈。为此,我们并分析了气管切开与面罩通气制作大鼠急性心肌梗死模型中的一些问题, 探讨不同麻醉深度、呼吸管理方式的优劣，并对其远期存活率进行比较，同时对心梗大鼠的心脏形态及功能进行评价, 以供研究者。

    1  材料与方法

    1.1  实验动物及分组  雄性Wistar大鼠70只, 体重250～280 g, 由解放军总实验动物中心提供, 随机分为三组，A组：30只，正中切开气管并插管，然后行左前降支结扎术；B组：30只，不行气管切开，仅在开胸后呼吸困难时, 扣紧面罩机械通气，行左前降支结扎术；C组：10只，为对照组，采取1%的戊巴比妥钠45 mg/kg腹腔注射麻醉后，仅开胸后关胸，不做其他操作。 A组和B组又分别分为三组，每组10只，麻醉剂量分别采取1%的戊巴比妥钠30 mg/kg、45 mg/kg 和60 mg/kg腹腔注射麻醉后，行手术操作。

    1.2  心肌梗死模型的制备  ①大鼠称重和麻醉后固定手术台上，将针形电极刺入四肢皮下监测心电图。②A组颈部正中切开气管并插管, 连接小动物呼吸机进行正压通气，潮气量8～10 ml，呼吸频率60～70次/min；B组，不行气管切开, 仅在开胸后呼吸困难时, 扣紧面罩机械通气, 潮气量10～15 ml，呼吸频率同A组。C组，采取1%的戊巴比妥钠45mg/kg腹腔注射麻醉后，仅开胸后关胸，不做其他操作。③在胸骨左缘扪及心脏搏动处纵行切开皮肤约2 cm, 逐层钝性分离皮下组织、肌肉, 于第四肋间开胸, 充分暴露心脏。③在肺动脉圆锥和左心耳之间, 以左冠状静脉主干为标志, 于左心耳根部下方2 mm处以6/0缝线结扎左冠状动脉前降支(LAD)，以心电图ST段弓背向上抬高大于0.1 mv并持续10 min以上作为结扎成功的标志之一(图1)。④清除胸腔内积血, 加大潮气量降低呼吸频率鼓肺后, 逐层缝合关闭胸腔。A组待手术结束，自主呼吸稳定后拔除气管插管, 以6/0无损伤缝合线将气管切口造瘘。

    1.3  观察指标  观察并记录心梗模型的制作时间及术后清醒时间；记录左前降支结扎前及结扎后的心电图变化；记录大鼠四周的存活率及死亡原因；存活四周后，麻醉后分离右颈动脉，结扎并插管，用四导生理记录仪检测并记录左心室收缩压（left ventricular systolic pressure, LVSP）、左心室舒张末压（left ventricular end-diastolic  pressure, LVEDP）、左心室内压最大变化速率（±dP/dtmax），连续测量5次，每次隔3 min，取其平均值作为测定结果；最后留取心肌组织进行HE染色和伊文氏兰/TTC染色，以观察心梗范围及效果。

    1.4  统计方法  三组存活率及±dP/dtmax的比较采用卡方检验，三组之间左心室收缩压和左心室舒张末压的比较以及不同麻醉深度下各组大鼠手术时间及苏醒时间的比较采用单因素方差分析，均以P<0.05为有统计学意义。

    2  结  果

    2.1  常规观察  对照组术后饮食及精神状态稍差，一周后恢复至术前水平。另两组术后第一周动物食欲低下，活动量明显减少，以后逐渐改善，但不能完全恢复至术前水平。四周后气管切开组瘘口完全闭合，外观与面罩通气组无差别，气管切开组与面罩通气组两组大鼠饮食及精神状态无差别。

    2.2  死亡原因分析  由于术中呼吸抑制、发生室颤及操作不慎扎破心脏等原因，A组意外死亡6只, 存活率80%,  B组意外死亡7只, 存活率76.6%, C组100%全部存活。除作心肌染色的动物，其余均顺利活到观察期四周以后。四周后的存活率相比较，气管切开与面罩通气两种呼吸管理模式下造模存活率无差别（P>0.05）（见表1）。表1  A组和B组死亡原因分析及存活率比较

    2.3  不同麻醉深度下手术时间及术后清醒时间的比较  采取1%戊巴比妥钠30 mg/kg腹腔注射麻醉组与其它两组比较，手术时间明显延长（P<0.01）, 而采取60 mg/kg腹腔注射麻醉组与其它两组比较，术后清醒时间明显延长（P<0.01）。（见表2）。表2  不同麻醉深度下手术时间及术后清醒时间的比较

    2.4  心电图改变  左前降支结扎前及结扎后的典型心电图变化见图1。

    2.5  心梗后心肌伊文氏兰/TTC染色结果及病理结果  大体标本可见梗死处心肌颜色为灰白，局部粘连较多，为心肌梗死后纤维化组织，局部心肌向内凹陷，心肌变薄, 也有个别心脏局部向外膨出，形成室璧瘤。心脏经伊文氏兰/TTC染色后，蓝色部分为心肌正常区，砖红色部分为缺血区，灰白色部分为梗死区。HE染色显示，部分心肌细胞排列紊乱、出现空泡变性，核溶解消失, 梗死区形成纤维组织（见图2）。

    伊文氏兰/TTC染色               HE染色（200×）

    图2  心肌伊文氏兰/TTC染色及HE染色

    2.6  四周后测定大鼠血液动力学变化  与对照组相比，A组和B组心率增快， LVEDP增高、±dP/dtmax绝对值降低（P<0.01），但A组和B组之间无差异（P>0.05）（见表3）。

    3  讨  论

    结扎左前降支制作心梗模型的方法已有七十年的，通常呼吸机是制备该模型的必需设备，但应用呼吸机必然使创伤和感染的几率大大增加［1］。但大鼠的解剖结构决定了只要采用左前降支结扎法制备心梗模型，必然导致开放式气胸，呼吸抑制不可避免，将大大增加模型的死亡率［2］。因此，我们采用自制面罩控制通气与传统的气管切开呼吸机控制通气两种呼吸管理方式，比较它们对成模率和远期存活率的影响并分析相关影响因素。

    我们的结果表明，气管切开与面罩通气两种不同的呼吸管理方式对于大鼠心梗模型的成模率和远期存活率没有影响。但是在操作上，气管切开插管组可以一个人独立完成，并且机械通气后，呼吸有保障，操作速度可以放慢，适宜于初学者或操作不太熟练者；而面罩通气组必须有助手一人，在开胸破胸膜后大鼠呼吸困难时，需助手将自制面罩（采用吸水球制作而成，圆球部挖一洞，另一端接氧气管）紧扣大鼠头部进行控制通气，胸腔开放时间越短，越有利于术后存活，适宜于操作较熟练者。这种操作方式由于无气管损伤，降低了术后感染率，并且减少一个操作步骤，提高了制模速度。

    除呼吸管理方式外，麻醉药用量也对造模的成功率有一定的影响。根据我们的实验结果，三种不同的麻醉深度（1%戊巴比妥钠30 mg/kg、45 mg/kg 和60 mg/kg腹腔注射）相比较， 30 mg/kg麻醉稍浅，大鼠体动明显影响手术操作，使手术时间延长。而60 mg/kg麻醉过深，大鼠呼吸抑制明显，脱机时间延长，苏醒时间过长，需术后及时观察，必要时给予吸氧和保温。因此45 mg/kg是较为合适的麻醉药用量，但因大鼠的个体差异很大，可在切皮时加用1%的普鲁卡因局麻，既减轻大鼠的疼痛反应，又减少麻醉药的用量，呼吸抑制的发生率亦降低［3］。

    四周后进行血液动力学测定及心肌染色和病理切片，与对照组相比，两实验组心率增快，LVEDP增高、±dP/dtmax绝对值降低。尸检发现心室体积增大、室壁变薄、部分形成室壁瘤。HE染色和伊文氏兰/TTC染色证实了心梗模型的成功。

    根据我们的经验，大鼠心梗模型的制作要取得较高的长期存活率，必须注意以下细节的完善：①正确选择开胸位置，以眼科开睑器充分暴露胸腔，注意肺保护，以无菌湿棉球轻压左肺，防止肺损伤［4］。②选择合适的结扎位置，结扎位置过高，易导致室颤而死亡，而结扎位置过低不容易形成确切的心梗。因此，我们选择在肺动脉圆锥和左心耳之间, 以左冠状静脉主干为标志, 用棉签拨起左心耳, 于左心耳根部下方2 mm处进针，同时为降低室颤的发生率，我们进行了缺血预处理（结扎2 min，再松解2 min），取得较好的效果［5］。选择该点结扎后，伊文氏兰/TTC染色结果显示心肌梗死面积为45%左右。③关胸前鼓肺和胸腔排气也是模型成功的关键之一，关胸前提高潮气量降低呼吸频率充分鼓肺，或用套管针抽气，排气完全后闭合胸腔，可以有效地避免大鼠术后呼吸困难，提高成模率［6］。此外，胸壁表3   四周后大鼠血液动力学的测定结果肌肉必须缝合紧密，以达到封闭胸腔的目的，否则术后出现渐进性呼吸困难，必须再次进行胸腔抽气［7］。

    除以上几个要点外，术后保温和适当吸氧对大鼠的长期存活率影响颇大［8］。术后仔细观察，发现特殊情况及时处理，可以避免动物死于急性期。麻醉后的动物分泌物较多，可采用自制吸痰器吸取分泌物，保持呼吸道通畅，以降低动物死亡率［8］。体质较弱者应单独存放，以防被其他大鼠挤压致死。

    成功的动物模型是实验完成的首要条件，该模型操作简单，可重复性好，贴近临床的病理生理过程。通过训练掌握熟练的技术，采取必要的措施，注重经验的积累，可以提高动物生存率，减少医学实验的成本。

【】
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