目的通常临床上常见的心肌重塑是一个非常复杂的过程，影响因素包括心肌缺血、压力超负荷导致的牵张刺激、局部瘢痕形成导致的心肌张力的改变以及血浆中激素和血管活性肽水平的改变等。从生物学的角度来看，心肌重塑包括以下几个过程：1)允许心肌细胞和胶原网适应新工作环境的一般改变过程；2)心室纤维化，例如胶原浓度的上升，病因是多因素的，包括衰老、缺血、各种激素和／或炎症过程；3)细胞死亡，多数由于坏死和／或凋亡，与纤维化有关，在几乎所有心肌重塑的类型中均有发生。从临床角度来看，通常临床常见的心肌重塑的发生是一个很复杂的过程，包括：缺血、压力和／或容量超负荷引起的张力、心肌瘢痕引起的牵扯力和升高的血清激素或血管活性肽水平等。另外还有一种未知的信号因素，该信号能为心脏提供有关心脏受损后所丢失物质的信息，而且确实能被代偿性肥大所恢复。从细胞生理学角度来看，由于心肌重塑而导致的细胞水平的改变包括以下几种主要机制：心肌细胞的肥大、细胞间质的数量和质的改变、基因表达的改变（包括胎儿型基因的再表达）和细胞的凋亡和／或坏死。由于近年来对于心肌梗塞和／或高血压对左心室重塑的影响研究较多，使得人们对左心室重塑的认识提高较快，以上结果多数基于左心重塑的研究，而对儿科常见的先天性心脏病导致的右心室功能和结构变化的研究非常少，但是右心功能的好坏在很大程度上决定了患儿的治疗和预后。同时，右心室功能受损往往与肺动脉高压并存，肺动脉高压不仅能影响右心室的功能，也能影响左心室的功能。由于右心室结构和功能与左心室有较大区别，因此有必要深入研究在特定病理状态下的右心室重塑，以利于临床工作。本实验通过人工套接大鼠右侧颈总动脉和颈外静脉，造成左向右的分流，导致大鼠右心室容量负荷增加，进而由于肺动脉受到持续高血流刺激，形成某种程度上的肺动脉高压，从而模拟了左向右分流型先天性心脏病。该动物模型不会因为大量分流造成实验动物的死亡，其可行性已得到证实。但以往没有人研究此种分流情况下大鼠右心室压力及心肌重塑的改变，本研究应用组织学、细胞学、分子生物学等多种手段，从多个不同层面研究容量负荷增加对大鼠右心室重塑的影响，及引起大鼠右心室心肌重塑的机制，为将来减缓甚至逆转心肌重塑寻找科学的、可行的方法。方法本研究共设4个实验组与4个对照组，每组10只体重、性别相匹配的近交系雄性Wistar大鼠，体重150g～200g，动物随机分组：（1） 4个对照组，每组10只(n=10，编号为CG_1-4组)；（2）左向右分流组（实验Ⅰ组，n=10，EG₁，术后1周处死；实验Ⅱ组n=10，EG₂，术后2周处死；实验Ⅲ组，n=10，EG₃，术后4周处死；实验Ⅳ组，n=10，EG₄，术后8周处死）。实验组参考以往文献介绍的方法，并酌情加以改进，使用套管法（详见正文）无菌手术套接大鼠右侧颈总动脉与颈外静脉，造成左向右分流；术后切口撒抗生素，并且分笼饲养在无菌动物房中，由专人饲养和看护。分别于术后1周、2周、4周、8周处理相应实验组与对照组的大鼠，先将动物称取体重（BW），用1％戊巴比妥钠按40mg／（kg·次）腹腔注射麻醉，然后气管插管，接小动物呼吸机，潮气量1ml／100g，呼吸频率60次／分；胸骨正中切口，完全暴露心脏，剥离心包，用直径3.0F的导管直视下从右室游离壁刺入右心室，接压力换能器测压并记录。然后迅速处死动物，游离心脏，并迅速保存所需的标本，从以下多个层面研究右心室的心肌重塑：（1）大体解剖层面：分别称取右心室（RV）及左心室加室间隔（LV+S）的质量，计算右心室与左心室加室间隔质量之比（RV／（LV+S））；右心室质量与体重之比（RV／BW），观察右心室质量的改变以及与体重的关系。（2）组织学层面：处死动物后，留取部分右心室组织，4％多聚甲醛固定，-20℃冰箱保存。最终所有标本集中石蜡包埋，集中做右心室组织切片，常规HE染色，观察普通光镜条件下组织学的改变，包括心肌细胞和周围基质的形态，并且应用相关软件（计算机形态学分析系统）分析右心室心肌细胞长宽比、心肌细胞横断面积的改变；（3）细胞及细胞周围基质和分子生物学层面：处死动物后，迅速用RT-PCR专用器械留取右心室组织（不少于100mg），并将其放入DEPC水处理过的冻存管中，液氮速冻后，置-80℃冰箱中保存备用。集中提取右心室心肌组织中mRNA。依据文献检索及在Entrez PubMed上验证，设计出相应的引物，应用RT-PCR法测定如下指标：①反映心肌细胞收缩蛋白转换的β肌球蛋白重链（βmyosin heavy chain，β-MHC）基因表达量的改变；②反映局部激素水平变化的肾素-血管紧张素Ⅱ系统（rennin-angiotensionⅡsystem，RAS）中选取了肾素mRNA及β肾上腺素受体（βadrenergic receptors）mRNA基因表达量的变化；③反映心肌细胞生长因子水平变化的胰岛素样生长因子（IGF-1）mRNA和反映心室超负荷的脑型利钠肽（BNP）的mRNA表达水平的变化。④反映心肌细胞表达的间质纤维化改变的Ⅰ型胶原（typeⅠcollagen）、Ⅲ型胶原（typeⅢcollagen）、纤维结合素Ⅰ（fibronectinⅠ）mRNA基因表达量的改变；⑤反映心肌组织蛋白酶水平和生长因子变化的指标：基质金属蛋白酶-9（matrix metalloproteinases，MMPs-9）和金属蛋白酶组织抑制因子-1（tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs-1）mRNA基因表达量的改变；⑥反映细胞凋亡的bcl-2基因表达量的改变。对照组大鼠手术操作同实验组，唯不套接颈动静脉，同样条件饲养。结果术后第1周开始，实验组大鼠右心室平均压力即明显高于对照组，并且维持在一个相对稳定的高水平上，术后第1、2、4、8周之间相比，有逐渐增高的趋势，但至本实验结束时无显著统计学差异（P＞0.05）。术后第4周、第8周各有两只动物出现套管不通现象，将其剔除。（1）实验组大鼠右心室游离壁与体重之比（RV mg／BW g）在术后4周可以看出增加，至8周时具有显著统计学意义（RV mg／BW g之比为实验组0.64±0.05 vs对照组0.43±0.03，P＜0.01）；右心室（g）／（左心室+室间隔）（g）RV／（LV+S）也有类似变化，至第8周时，测量结果为（0.36±0.04 vs 0.21±0.02，P＜0.05）；（2）所有实验大鼠均未发生心衰现象，实验组大鼠右心室心肌细胞长宽比（μm／μm）、心肌细胞横断面积（μm²）在术后4周即有明显改变，右心室心肌细胞长宽比由正常对照组的（7.1±0.3）：1增加到（6.5±0.3）：1，两组相比差异显著（P＜0.05）；与此同时，心肌细胞横断面积[对照组（250.4±17.7）μm² vs实验组（328.9±12.5）μm²，P＜0.05]。术后第8周时右心室心肌细胞长宽比改变依然明显[实验组（6.4±0.4）vs对照组（7.2±0.3），P＜0.05]，但与第4周相比，无显著统计学差异；第8周时，心肌细胞横断面积[实验组（324.8±8.9）μm² vs对照组（250.4±22.1）μm²，P＜0.05]。（3） 反映心肌细胞蛋白合成异构体转换的β肌球蛋白重链（β myosin heavy chain）mRNA表达量在术后第1周时即有增加（1.37±0.21 vs 0.77±0.15，p＜0.01，相对系数，平均光密度法），与对照组相比有显著统计学意义；第2周时与对照组相比仍有显著统计学意义（1.39±0.22 vs 0.79±0.17，p＜0.01，相对系数，平均光密度法），但与术后第1周相比无显著统计学差异。第4、第8周时，该mRNA的表达量明显下降，与对照组相比无明显差异（分别为0.79±0.10vs 0.76±0.08，p＞0.05；0.84±0.16 vs 0.78±0.14，p＞0.05；相对系数，平均光密度法）。（4） 肾素-血管紧张素Ⅱ系统（renin-angiotension Ⅱ system，RAS）中肾素mRNA表达量在术后第1周时即有增加（0.51±0.18 vs 0.35±0.09，p＜0.05，相对系数，平均光密度法），与对照组相比有显著统计学意义；第2周时又有所增加，与第1周时相比仍有显著差异（0.77±0.16 vs 0.51±0.18，p＜0.05，相对系数，平均光密度法）；第4、第8周时与第2周相比无显著差异，但与对照组相比差异明显。从而证明了RAS的激活。（5） β肾上腺素受体（βadrenergic receptors）mRNA表达量在术后第1周即有所降低，与对照组相比有显著差异（0.47±0.13 vs 0.80±0.12，p＜0.05，相对系数，平均光密度法），显示该基因表达的下调，第2、4、8周时改变依然存在，但与第1周时相比无显著差异。（6） 心肌组织中胰岛素样生长因子-1（IGF-1）mRNA表达量在术后第1周即略有升高，至术后第2周时实验组与对照组相比有统计学差异[实验组（0.24±0.06） vs 对照组（0.14±0.03），p＜0.01，相对系数，平均光密度法]，第4周与第2周相比继续升高[实验组第4周（0.35±0.07）vs实验组第2周（0.24±0.06），p＜0.05，相对系数，平均光密度法]，术后第8周表达量下降，与术后第1周相比无统计学差异[实验组第8周（0.15±0.05）vs实验组第1周（0.15±0.04），p＞0.05，相对系数，平均光密度法]。（7） 心肌组织中脑型利钠肽mRNA表达水平在术后第1周即增加[实验组（0.71±0.17）vs对照组（0.55±0.27），p＜0.01，相对系数，平均光密度法]，术后第2周时又有所增加，与第1周相比差异显著[实验组第2周（0.82±0.15）vs实验组第1周（0.71±0.17），p＜0.05，相对系数，平均光密度法]，术后第4、8周表达量有所回落，但与对照组相比，仍有统计学差异。（8）反映基质纤维改变的Ⅰ型胶原（typeⅠcollagen）、Ⅲ型胶原（typeⅢcollagen）mRNA表达量在第1、4、8周时改变不明显，第2周时与对照相比有显著差异（Ⅰ型胶原：0.93±0.18 vs 0.79±0.07，p＜0.05，；Ⅲ型胶原：0.43±0.07 vs 0.36±0.07，p＜0.05，相对系数，平均光密度法）。纤维结合素Ⅰ（fibronectinⅠ，FNⅠ）在纤维化发生之前即发生改变，第1周时即可检测到纤维结合素ⅠmRNA表达量升高，与对照组相比有显著意义（0.26±0.06 vs 0.20±0.05，p＜0.05，相对系数，平均光密度法）；第2周时恢复到对照组水平；第4周、第8周时与对照组相比无统计学差异。（9）心肌组织中基质金属蛋白酶-9（MMPs-9）的mRNA表达水平在术后第2周即有明显升高[实验组（0.54±0.19）vs对照组（0.27±0.10），p＜0.01，相对系数，平均光密度法]，第4周时为[实验组（0.61±0.20）vs对照组（0.31±0.12），p＜0.01，相对系数，平均光密度法]，第8周时为[实验组（0.53±0.20）vs对照组（0.33±0.16），p＜0.05，相对系数，平均光密度法]；同时，组织基质蛋白酶抑制物-1（TIMPs-1）也有类似变化，第2周时开始明显升高[实验组（0.44±0.21）vs对照组（0.20±0.09），p＜0.01，相对系数，平均光密度法]，第4周时为[实验组（0.44±0.14）vs对照组（0.27±0.11），p＜0.01，相对系数，平均光密度法]，第8周时为[实验组（0.47±0.21）vs对照组（0.25±0.16），p＜0.05，相对系数，平均光密度法]。（10）反映细胞凋亡的bcl-2基因表达量在术后第1、2周时与对照相比有统计学差异（第1周0.28±0.07 vs 0.16±0.03，p＜0.01，第2周0.27±0.07 vs 0.15±0.04，p＜0.01，相对系数，平均光密度法），第4、8周与对照组相比改变不明显。结论心肌重塑是一个非常复杂的过程，可以由心肌缺血、容量压力超负荷导致的牵张刺激以及血浆中激素和血管活性肽水平的改变等因素引起，并且在心室的不同层次上有不同的变化。通过本研究可以看到：（1）容量负荷增加能够引起大鼠右心室的心肌重塑，包括心肌细胞和细胞周围基质，并且不同的改变有着不同的时间特征。在某个时间点，以某些改变为主；而在另外的时间点，又以另外的一些改变为主。每种改变都有其相应的拮抗机制，机体一直在努力维持着这种平衡，只有在损害因素过于强大或持续时间过长时，机体才会出现失代偿。这样，给我们的提示意义是：在心肌重塑发生的不同阶段，我们可以采取不同的措施，来减轻心肌重塑的进程或是逆转该过程；（2）某些基因如β肌球蛋白重链基因，肾素基因、β肾上腺素受体基因、胰岛素样生长因子-1、脑型利钠肽等在早期即可发生明显改变，反映心肌细胞对环境改变的适应，能够比较迅速的改变某些基因的表达，甚至激活某些胎儿型基因来努力恢复机体的稳态；（3）反映细胞周围基质改变的Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原、纤维结合素Ⅰ基因在较早期也出现明显改变，并有逐渐增加的趋势，反映出右心室重塑时基质的改变是一个持续的过程，并且在新水平上达到平衡，纤维结合素Ⅰ发生改变的时间更早，更能早期反映出细胞间质纤维水平的变化。（4）组织学、形态学改变出现稍晚，但细胞凋亡现象的增加出现较早，说明机体一直在通过各种代偿机制来对抗容量负荷增加对心脏造成的影响。（5）基质金属蛋白酶（MMPs）和组织基质金属蛋白酶抑制物（TIMPs）之间的平衡在心肌重塑的早期得以维持，使得心脏不至于发生明显扩张。（6）针对不同阶段心肌重塑以某些改变为主的特征，可以选取不同的措施来治疗心肌重塑。