VA-ECMO辅助治疗急性心肌梗死大鼠模型构建及其保护机制初步探索

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急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)导致的心源性休克(cardiogenic shock,CS)是AMI病人死亡的重要原因之一,静脉-动脉体外膜肺氧合(Veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation,VA-ECMO)作为一种机械循环辅助装置可以维持血流动力学的稳定,降低心脏前负荷,为进一步的经皮冠状动脉介入术(percutaneous coronary intervention,PCI)创造手术时机,然而其中具体的机制以及对心功能的远期影响目前尚不清楚,并缺少对应的小动物模型对其分子机制做出深入研究。本研究在结扎大鼠左前降支(left anterior descending,LAD)建立AMI模型的基础上,从右侧颈静脉引流后经右侧股动脉灌注成功建立了VA-ECMO辅助治疗AMI的大鼠模型,并通过监测平均动脉压(mean arterial pressure,MAP),动脉血气分析,血清心肌酶的水平,心肌梗死面积以及心肌组织病理学染色来评价该模型。为进一步探索其潜在的机制,通过免疫组织化学染色观察炎症细胞侵润情况,通过酶联免疫吸附(ELISA)实验检测炎症因子的变化,以及蛋白印记(Western Blot,WB)实验确定凋亡相关蛋白的变化。最后通过Masson染色,纤维化相关蛋白定量以及心脏彩超评估ECMO对心梗大鼠心肌纤维的影响以及长期心功能的变化情况。主要的实验研究结果如下:1.在结扎LAD 30分钟后大鼠血压明显下降(P<0.01),而ECMO可以维持MAP的稳定在75-90mm Hg,明显高于AMI组(P<0.01),并在撤机后血压恢复至基线水平;2.在AMI造模后血清心肌酶均明显升高(P<0.001),但ECMO辅助后心肌酶明显降低,可以在一定程度上减少心肌损伤,进一步TTC(2,3,5‐Triphenyltetrazolium chloride)染色发现ECMO组的心梗面积也明显降低(P<0.05),HE(hematoxylin and eosin)染色发现心肌病理损伤减轻;3.为初步探索其潜在机制,使用MPO与CD68抗体进行免疫组织化学染色发现,ECMO组的中性粒细胞(P<0.001)以及巨噬细胞的侵润明显减轻(P<0.01),ELISA提示ECMO组的血清炎症因子IL-6(P<0.05),IL-1β(P<0.01),TNF-α(P<0.05)明显减低,WB发现ECMO组的凋亡相关蛋白(Casepase3,Cle-Casepase3,Bax)表达显著降低并且抗凋亡蛋白Bcl-2在VA-ECMO组明显升高(P<0.05);4.最后为探究ECMO辅助后对心肌纤维化及心功能的影响,在存活28天后,通过对心肌组织的Masson染色和纤维化相关蛋白(Collagen-I,α-SMA)表达发现ECMO辅助后可以降低心肌纤维化程度(P<0.05),心脏彩超发现ECMO辅助后可以延缓心功能的恶化,EF,FS均明显高于AMI组(P<0.001,P<0.05),EDV,ESV明显降低(P<0.05,P<0.01),并且反映心衰的血清NT-pro BNP水平明显降低(P<0.001)。本研究在成功建立VA-ECMO辅助治疗心梗大鼠的模型后发现,ECMO可以减轻心肌损伤降低心梗面积,进一步潜在机制的探索发现,ECMO可能是通过抑制炎症反应,减少凋亡和增加抗凋亡作用减轻心肌损伤,并且ECMO辅助后在长期存活的过程中可以延缓心功能的恶化,减少心肌纤维化程度。
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