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冠状静脉窦(简称冠状窦,CS)系统作为心脏冠状静脉的主要组成成分,接受75%以上冠状动脉血液回流。在心脏介入操作、心脏搭桥手术以及近年心脏再同步化起搏治疗中具有重要作用,正在成为心血管领域新的研究热点。
传统右心房、右心室起搏导致起搏电极诱发的血栓栓塞早已得到证实。近年来,随着左心起搏在严重心力衰竭,复杂心律失常等方面应用的增加,导管诱发的血栓栓塞成为人们关注的课题。为了解左心系统起搏造成的血栓对于起搏阈值、心脏结构功能的影响,我们选择与人体心脏、血管结构最为接近的动物——猪作为实验对象,模拟人体左心起搏电极诱发血栓的病理特点,建立心大静脉血栓的动物模型,并且对血栓形成后心脏不同部位、不同时间起搏阈值进行测定,通过光镜和电镜观察心脏的结构变化,利用超声心动图了解心脏整体功能,应用免疫组化和流式细胞检测技术对心脏不同部位Cx43、MMP-2、MMP-9表达、心肌细胞凋亡、bcl-2、Bas基因变化进行分析,同时,观测血小板、血管内皮、凝血、抗凝等指标在心大静脉血栓后的变化。全面、系统了解心大静脉血栓发生后,上述因素的作用,为心大静脉血栓研究提供实验模型、数据和方法。
第一部分心大静脉血栓动物模型的建立目的:建立猪心大静脉血栓模型。
结果:1所有动物完成心大静脉弹簧圈放置,技术成功率100%。24只动物心大静脉完全阻塞,模型成功率为92.31%。
2手术前后心率、血压比较无统计学差异;3比较手术前、弹簧圈放置5分钟后心电图,结果未见心率、心律变化及ST-T改变。
4大体及组织学检查:局部心肌、血管水肿明显,管腔内可见红褐色血栓充填。光镜下表现为管壁轻度增厚,血栓内富含红细胞,心肌纤维水肿。以后心肌、血管水肿逐渐减轻,白细胞迁移入血栓内,管壁成纤维细胞增生,管壁增厚,与血栓发生机化粘连,结缔组织增生;4周时血管周围可见心肌局限扩张,管腔内血栓红白相交,镜下血栓中出现小血管并可见坏死物质裂解碎片和小的再通缝隙。
结论:采用介入方法,经冠状窦放置COOK弹簧圈于心大静脉制作猪心大静脉血栓模型,手术成功率高、动物存活率高的特点。应用导管穿刺技术造成的动物损伤小、恢复快,短期内可进行重复、多次操作。组织学检查符合血栓的病理过程,是模拟体内机械性阻塞造成血栓形成较好的动物实验模型。
第二部分心大静脉血栓后心脏起搏阈值以及Cx43的变化目的:多部位起搏用于治疗严重心力衰竭和预防房颤,但是,冠状静脉阻塞后左右心起搏阈值有何变化还不得而知。本部分研究目的为了解心大静脉(GCV)血栓后不同时间以及不同部位起搏阈值和Cx43的变化。
结果:1在弹簧圈组,心大静脉阻塞前,右室心尖部起搏阈值(0.43±0.10(V))低于左室心尖部(0.54±0.15(V)),左室游离壁(0.68±0.14(V),p<0.05)和左室间隔部(0.68±0.19(V),p<0.05);右室心尖部起搏阈值与左室心尖部比较,无统计学差异。在心大静脉阻塞1小时和1周后,右室心尖部和左室心尖部起搏阈值升高,以后逐渐降低,在第2周检测时,与手术前比较已无统计学差异。
2左右心室不同部位起搏阈值在手术后各个时间点均有所变化,但与术前比较最高增幅尚未达到术前的2倍。
3心大静脉球囊组,在心大静脉阻塞1小时内,多次测定起搏阈值与阻塞前比较均无统计学差异,阻塞后各组比较,亦无统计学差异。心大静脉起搏心电图与起搏前心电图比较,无QRS电轴改变,QRS波群无增宽。
4对照组心脏远端、近端、对侧心肌细胞Cx43表达量无明显差别,形态学观察Cx43排列整齐、均匀分布于细胞侧面的闰盘处。心大静脉血栓后1周后,远端、近端心肌细胞Cx43表达量均减少,以远端心肌细胞Cx43表达量减少最明显,对侧心肌细胞无明显变化;
结论:阻塞心大静脉可导致起搏阈值增加,以阻塞邻近部位最明显,但是阈值增高程度不足基础值的2倍,随着时间的延长,阈值可下降。推测心大静脉阻塞不会造成严重的临床并发症。起搏阈值增加与心肌细胞Cx43表达减少呈一致关系。心大静脉内起搏不改变QRS电轴,QRS间期无延长,提示此部位在心脏多部位起搏中,可能是一较好的心室起搏位置。
第三部分心大静脉血栓后心脏结构功能及MMP-2、MMP-9的变化目的:了解心大静脉血栓后,心脏重构、超微结构和基质金属蛋白酶(MMP)在不同部位的表达。
方法:模型、分组、以及采取心肌标本部位与第二部分一致。心脏整体结构和功能由2维超声心动图检测,光镜和电镜观测心大静脉血栓后,不同时间、心脏不同部位超微结构变化。
结果:1心大静脉血栓后,阻塞血管远端心肌发生变化。光镜下以心肌纤维水肿为主要表现,电镜观察线粒体已发生较严重的改变。随着时间延长,病变减轻,3、4周时,心脏大体结构表现为血栓血管旁心肌结缔组织增多,局部弹性降低以及心肌扩张。
3超声心动图比较血栓后不同时间心室间隔厚度(ⅣVSd)、左室后壁厚度(LVPWd)、左室舒张内径(LVDd)、左室射血分数(LVEF)、左室舒张末容积指数(LVEDⅥ)等指标,发现上述指标在血栓前后以及血栓后各时间点之间,均未有统计学意义的改变。
结论:心大静脉血栓1周后,心肌细胞损伤最严重,以后逐渐减轻,MMP-2、MMP-9以不同方式影响心脏重构。心大静脉血栓1个月内,心脏整体功能未发现明显变化,心腔大小未见明显改变。
第四部分心大静脉血栓与心肌细胞凋亡及其调控目的:探讨心大静脉血栓后,心肌细胞凋亡以及凋亡调控基因bcl-2,Bax的作用。
结果:1对照组各个部位心肌细胞凋亡率极低。心大静脉血栓发生后,心肌细胞凋亡率明显增加,以对侧——左室后壁心肌细胞凋亡增加最明显,2周后凋亡率仍高于远端和近端;3周时,远端、近端心肌细胞凋亡率已降至对照组水平,对侧心肌细胞凋亡率与对照组比较仍具有统计学意义;4周后,上述三个部位心肌细胞凋亡率均降至对照组水平。
2凋亡调控基因Bcl-2在对照组不同心肌部位表达无差别。心大静脉血栓发生1周后,仅心大静脉血栓远端心肌Bc1-2表达明显降低,其余各部位与对照组比较无明显变化;2周后,远端心肌Bcl-2表达增加,与对照组比较已无统计学差异,对侧心肌细胞Bcl-2表达增加,与对照组比较达到统计学意义,并且持续至第四周。血管阻塞近端心肌在血栓发生后不同时间,Bcl-2表达无明显变化。
3凋亡调控基因Bax在对照组各个部位表达较低,血栓发生1周后,对侧、远端、近端心肌细胞Bax表达均明显升高,并持续至第3周,以远端、近端Bax表达增加明显。
4对照组Bcl-2/Bax比值无差异,心大静脉血栓1周后,bcl-2/Bax比值在远端、近端、对侧三个部位均降低,各部位之间无差别;2周后远端、近端仍然减低外,对侧bcl-2/Bax比值升至对照组水平,3周除远端与对照组比较有差别以外,其余部位Bcl-2/Bax比值恢复至对照组水平;4周后,各个部位bcl-2/Bax与对照组比较已无统计学差异。
结论:心大静脉血栓可促使心肌细胞发生凋亡,在距离血栓最远的对侧——左室后壁心肌细胞,凋亡率发生最高;心肌细胞损伤最严重的远端,在心大静脉血栓后,抗凋亡基因bcl-2表达明显减少,促凋亡基因Bax则表现为各个部位表达明显增加。心肌细胞凋亡在4周时趋于“停止”的原因不明。凋亡调控基因bcl-2,Bax在心大静脉血栓发展过程中,主要产生促进凋亡作用。
第五部分猪心大静脉血栓后凝血纤溶指标的变化目的:观察心大静脉血栓发生后,血浆vWF,TXB2,tPA,PAI-1以及血清ATⅢ浓度的变化,探讨上述指标在血栓过程中的作用。
结果:血浆vWF水平在心大静脉阻塞1小时后明显升高(p<0.001),2周后降至与术前水平。血浆TXB2在心大静脉阻塞后1小时升高达峰值,以后迅速下降,1周后与术前比较无差异。血浆tPA活性在血管阻塞1小时明显升高;2周后与术前比较仍然有差异(p<0.05);
结论:GCV血栓后,凝血、纤溶系统、血小板、血管内皮发生明显改变。血小板、血管内皮变化多发生在血栓形成的早期,抗凝和纤溶系统在血栓后主要产生抗栓作用。