人与大鼠冠状动脉增龄变化的比较研究

【摘要】  目的  探讨人及大鼠冠状动脉壁组织结构与管径的增龄变化以及种属差别。方法  对新生儿、成年、老年三组人心冠状动脉管壁结构及其老龄变化做了光镜水平定量观察。对幼年、老年大鼠心冠脉进行了电镜水平观察。结果  大鼠冠脉与人心冠脉管壁结构变化有明显不同。人冠脉壁的增龄变化非常显著，新生儿冠脉内膜仅由内皮和一层较厚的内弹性膜构成，至成年和老年时，内膜中出现内皮下层并不同程度的增厚，有的则为动脉硬化，使管腔变小。而在大鼠冠脉不论幼年或老年，其内膜仅由内皮构成，无内弹性膜和内皮下层，因而从幼年至老年始终没有内膜增厚和管腔变窄现象。结论  人冠脉管壁增龄变化显著，大鼠冠脉无明显增龄变化，二者间种属差异较显著。这种比较解剖学上的差异，提示用动物实验研究结果解释人类某些机制时需持慎重态度。

    【关键词】  冠状动脉；老龄变化；形态学；光/电镜

     Comparative research on aging changes of coronary arteries in humanbeings and rat

    【Abstract】  Objective  To investigate the aging changes and species differences on the structure and caliber of the coronary arteries of human and rat．Methods  Anterior interventricular branches of the left coronary arteries，derived from newborn，adult and aged human subjects，are respectively observed by light microscope，and the same samples of rats(2 months，n=3;22 months，n=3)are studied by electron microscope．Results  There is obvious age-related changes in human beings．The coronary artery of newborn baby has the typical internal and external elastic membranes．The tunica intima is made of only endothelium，no subendothelial layer．In adult，the subendothelial layer is formed and thickened，the internal elastic membrane became thinner and straighter．In aged，the internal and external elastic membranes both disappeared，the subendothelial layer is evidently thickened，in which there are some smallblood vessels and local calcification can be seen occasionally．The proportions of the inner diameter to the thickness of the wall descend with aging in three groups．In rat，no matter the young or old，there is only endotheliumin the tunica intima，there are no subendothelial layer and internal elastic membranes．Therefore，no hyperplasia of the wall occurs．Conclusion  There are obvious differentchanges of coronary artery betweenand rat in the aging beings．

    【Key words】  coronary artery;aging change;morphology;light/electorn microscope

    由检索可知，近些年来在探讨高血压发病机制方面，用大鼠进行高血压和动脉硬化血管壁结构与功能改变的实验研究非常热门，然而对人和大鼠动脉增龄变化及其种属差异的研究报道甚少，并不十分清楚。为进一步了解不同年龄人冠状动脉组织结构的变化，以及管径与管壁厚度之比的年龄相关性变化，了解人与大鼠冠状动脉结构及其增龄变化的种属差异，对三组人心和两组大鼠心冠脉分支分别进行了光镜和电镜水平的观察。

    1  材料与方法

    人心冠脉光镜标本的制备及观测：标本选自我院解剖教研室经福尔马林固定的尸体，新生儿及婴幼儿心10例，20～40岁成年人心10例，60岁以上老年人心10例。取病变发生率较高的左冠脉前降支0．5cm长度，石蜡包埋、横切、HE染色，光镜观察其管壁的组织学结构及其增龄变化，并用目镜测微尺测量每例冠脉的全壁厚度、内膜厚度、中膜厚度及内径与壁厚之比，单位为μm，将三组冠脉的不同指标进行比较，作统计学处理。

    大鼠心冠脉透射电镜标本的制备：因大鼠冠脉分支太细，光镜观测不理想而采用电镜观测。选用雄性Wistar大鼠6只，其中幼年组3只(2m龄，重100g)，老年组3只(22m龄，重500g)，以pH7．4 PB(含4%多聚甲醛和2．5%戊二醛)左心室插管灌流固定，切取左冠脉前降支2mm长度，置同一固定液中继续后固定24h，1%锇酸固定1h，系列酒精脱水，环氧丙烷置换，Epon812渗透并包埋、聚合、超薄切片，醋酸双氧铀及柠檬酸铅双染，Philips EM400ST型透射电镜观察。

    2  结果

    大鼠冠脉与人心冠脉管壁结构及其增龄变化有明显不同。人冠脉壁的增龄变化非常显著，新生儿组冠脉壁内、中、外三层膜分层明显，内膜甚薄，仅由内皮和内弹性膜构成，几无内皮下层，内弹性膜厚而完整，呈连续的波浪状；中膜为5～10层环行平滑肌，肌纤缩短小而密集，其间有少量胶原纤维和弹性纤维；外弹性膜不连续但清晰可见。成年组冠脉壁三层膜分界不甚明显，最显著变化是内膜中出现较厚的内皮下层，不同个体间其厚度差别较大，由纵行平滑肌、胶原纤维、弹性纤维构成。部分标本增厚的内膜中出现小血管。内弹性膜变薄、变直呈断续状，甚至消失。中膜比新生儿者轻度增厚，为10～20层环行平滑肌，肌纤维间胶原纤维增多，弹性纤维减少。外弹性膜消失。老年组冠脉壁的内、外弹性膜均消失，多数标本内膜极度增厚，呈偏心状或环层状，其中的胶原纤维发生玻璃样变并出现较多的小血管。个别标本内膜局部可见钙化斑或出血灶，管腔明显狭窄。中膜与成年组相比无明显变化。各年龄组冠脉的测量值见表1。表1  三组人心左冠脉前降支各指标测量值  (略) 电镜观察大鼠冠脉结果：不论幼年或老年，其管壁的内膜仅由内皮构成，始终无内皮下层出现，也无内弹性膜，因而从幼年至老年无内膜增厚现象；中膜为0、6～10层环行平滑肌；外膜为菲薄的结缔组织。老年鼠冠脉仅仅内皮有所增厚，约为幼年鼠内皮厚度之二倍(在相同放大倍数下)，但与整个管壁厚度相比微不足道，不造成对管腔大小的影响。幼年鼠中膜平滑肌较纤细，排列略显松散；老年鼠中膜平滑肌较肥大，排列紧密，胞浆器发达，出现明暗两种细胞，二者相间排列，其功能意义不明。

    3  讨论

    过去的研究发现，在老年人，由于血流动力学的影响，冠状动脉变的迂曲、扩张，并且冠状动脉的侧支随着增龄而增多增粗，但这究竟与动脉粥样硬化有无关系仍不清楚［1］。虽然人们总是把动脉粥样硬化看作是一种病理过程，但内膜钙化很可能是一种年龄相关的生理性退化过程，因为这在高龄人群中具有普遍性，且与性别无关［2］。有人对窦房结动脉和房室结动脉所做的年龄对比观察发现：在老年人，虽然动脉内膜及整个管壁都增厚，但由于中膜萎缩变性，对腔内血液压力的抵抗减低，致使管腔显著扩大，管壁厚度与管径之比在老年人和年轻人之间差异无显著性［3］。我们的观察结果显示，从新生儿至成年冠状动脉的增龄变化是非常显著的，成年组内膜中，出现了内皮下层，并不同程度的增厚，甚至在增厚的内膜中出现许多小血管；内弹性膜变直变薄，呈断续状甚至消失；中膜内，弹性纤维减少，胶原纤维增多；外弹性膜消失。在老年组，内、外弹性膜均消失，中膜内弹性纤维进一步减少，胶原纤维增多更明显，并呈玻璃样变性。在多数标本中内膜极度增厚，其中小血管增多，某些局部并出现钙化斑和(或)出血灶。由本实验可看出，随增龄，动脉壁增厚主要发生在内膜，中膜平滑肌细胞迁移至内皮下大量增殖，加上出血与钙化，成年与幼年相比，内膜增厚许多倍。这是增龄变化的特点，也是动脉硬化的一种表现，使动脉弹性减低，收缩性增强［4］。由于退行性变而致的冠脉钙化在老年人中非常普遍，因而在65岁以上人群中通过对冠脉钙化的检测来作为对冠脉粥样硬化的早期诊断已没有意义。本实验结果中，管内径与壁厚之比从新生儿至成年、老年有所下降，提示在整体上存在冠脉阻力随增龄而增加的倾向，但也不排除病理情况，因有的标本管壁明显增厚硬化，管腔极度狭窄。

    对大鼠冠脉增龄变化的电镜观察显示，人与大鼠冠脉之间有明显的种属差异，即大鼠从幼年至老年冠脉始终没有内、外弹性膜及内皮下层出现，管壁并不明显增厚。中膜平滑肌数量及结构变化也不显著，老年鼠中膜平滑肌细胞只有轻度肥大，并无数量的增加。因无内皮下层和内弹性膜(相隔)，因而也不存在中膜平滑肌细胞向内皮下迁移；肌间结缔组织均甚少，无年龄差别。这些都与人类动脉增龄变化及动脉硬化不同。老年组，中膜中出现明暗两种平滑肌细胞，是否处于不同功能状态之故，尚不清楚。

    【】

    1  Hutchins GM．Structure of the aging heart：in Weisfeldt MI，ed．The aging heart， its function and response to stress．New York．Raven Press，2004，49(4):180-191.

    2  Lochman AS，Spray PL，Kerwin BM，et al．Medical calcinosis of Monckeberg．A review of the problem and a descryiption of a patient with involvement of peripheral，visceral and coronary arteries．Am J Med，2005，25(3):615-626.

    3  罗斌，宋一璇，祝家镇，等.窦房结主,间质形态学改变与年龄的相关研究.中华心血管病杂志，1995，23(4)：288-291.

    4  Kitman DW，Edwards WD．Miniteview．Age-related changes in the anatomy of normal human heart．J Geront，2005,45(2):331-337.