SD大鼠3种慢性心力衰竭模型的建立及心功能比较

钟泽 罗秀英 刘桂林 许朝阳

●论著

SD大鼠3种慢性心力衰竭模型的建立及心功能比较

钟泽 罗秀英 刘桂林 许朝阳

目的评价制备3种慢性心力衰竭模型过程中大鼠心脏变化特点。方法90只SD大鼠分为4组，A组（n=20）尾静脉注射阿霉素法，B组（n=20）结扎腹主动脉，C组（n=20）甲状腺素灌胃。造模前后不同时间行超声心动图、脑利钠肽（BNP）及心肌组织学检查，并与相应对照组（n=30）比较。结果A组大鼠造模后4周左心扩大、LVEF水平下降、血浆BNP水平开始升高，8～12周逐渐出现心室壁变薄；B组大鼠造模后4周出现心肌增厚、LVEF增高，8～12周出现左心扩大、LVEF水平下降、血浆BNP水平开始升高；C组大鼠造模后4周出现心肌增厚，LVEF无明显改变,8～12周出现左心扩大、LVEF水平下降，血浆BNP水平升高；20周后3组大鼠均出现全心扩大、LVFS及LVEF明显下降、血浆BNP水平明显升高，3组间差异无统计学意义（P＞0.05）。结论应用超声心动图、BNP检测及心肌组织学检测方法可有效评价3种大鼠慢性心力衰竭模型不同时期的心脏形态、功能及心肌组织变化。

慢性心力衰竭；阿霉素；腹主动脉缩窄；甲状腺素；超声心动图

充血性心力衰竭是扩张型心肌病、冠心病、风湿性心脏病、高血压心脏病等多种心血管疾病发展的终末阶段，对人类生命构成巨大威胁，已成为全球范围内造成死亡的主要原因[1]。随着对心力衰竭发病机制研究的不断深入，大量研究证实各种致心力衰竭因素发生后，心脏均经历一个心肌重塑、心功能代偿及心功能失代偿的演变过程[2]，本研究通过超声心动描记术指标、检测B型尿钠肽（BNP）及心肌病理检测等方法评价阿霉素法、腹主动脉缩窄法及甲状腺素法制备大鼠慢性心力衰竭模型过程中心脏形态、功能及心肌细胞变化，探讨这些检测方法在复制各种类型心力衰竭模型中的应用价值。

1 材料和方法

1.1 实验动物90只清洁级雄性SD大鼠由浙江中医药大学实验动物中心提供，体重（250±50）g，普通饲料适应性饲养20d。90只成年雄性SD大鼠采用随机数字表法分为4组：A组（n=20）采用尾静脉注射阿霉素法复制扩张型心肌病模型；B组（n=20）采用结扎腹主动脉法复制高血压心脏病模型；C组（n=20）采用甲状腺素灌胃法复制甲状腺功能亢进性心脏病模型；对照组30只，每亚组10只，分别作为A组、B组和C组模型的对照组（A1亚组，B1亚组，C1亚组）。

1.2 方法

1.2.1 大鼠慢性心力衰竭模型制备根据文献[3-7]及预实验结果，制备3组慢性心力衰竭的模型。（1）A组大鼠尾静脉注射阿霉素1 mg/kg，2次/周，共6周，累积剂量达12 mg/kg。A1亚组大鼠尾静脉注射等容积0.9%的氯化钠溶液，周期同前作为对照。（2）B组大鼠按0.8 mg/kg的剂量，腹腔注射30g/L水合氯醛进行麻醉。麻醉后大鼠经腹前正中纵向切口约2 cm，钝性分离暴露腹主动脉，以直径1.7mm探针与腹主动脉一起结扎，抽出探针后形成腹主动脉狭窄（约50%狭窄），腹腔一次性注射10万U青霉素后关腹缝合。B1亚组分离腹主动脉后只穿线不结扎作为对照。（3）C组大鼠将左甲状腺素钠溶于生理盐水中灌胃，按每100g大鼠体重给予60μg/d计算所需量，实验过程中每周称体重1次，根据体重改变所需剂量。C1亚组给予等量生理盐水为对照组。

1.2.2 超声心动描记术检查于造模后4周、8～12周、20周对所有大鼠分别行超声心动描记术检查。采用5mg/kg地西泮和50 mg/kg氯胺酮混合腹腔注射麻醉大鼠。左前胸剪毛，大鼠仰卧位固定，使用GEVivid7心脏超声诊断仪（10S探头、图像深度2.0～4.0cm、频率10.0 MHz）进行检查。以M型超声心动图连续测量3个不同心动周期左心室收缩末期内径（LVESd）及舒张末期内径（LVEDd），取平均值，并按照Teichholtz公式计算左心室射血分数（LVEF）及左心室短轴缩短率（LVFS）。

1.2.3 血浆BNP测定于造模前及造模4、8、12、16、20周，各组大鼠眼眶取抗凝血1.0 ml，3 000 r/ min 4℃离心5 min取上清，存于-80℃冰箱待检。采用ELISA法（BNP检测试剂盒，上海源叶生物有限公司）定量测定血浆中BNP水平，具体操作按照试剂盒说明书。

1.2.4 Billingham半定量评估心肌病变造模20周后，各组大鼠脱颈椎法处死。取心尖部心肌组织用10%福尔马林液固定，经石蜡包埋、切片、HE染色后用光学显微镜观察组织病变。Billingham半定量分级标准：观察的心肌细胞中有空泡和（或）肌纤维缺失心肌细胞所占百分率判断心肌病变程度[6]：（1）0分：无细胞病变；（2）1分：5%细胞病变；（3）1.5分：6%～15%细胞病变；（4）2分：16%～25%细胞病变；（5）2.5分：26%～35%细胞病变；（6）3分：36%以上细胞病变。

1.3 统计学处理采用SAS10.0统计软件，计量资料以表示，组间比较采用t检验，3组间两两比较采用SNK-q检验。

2 结果

2.1 大鼠造模一般情况与死亡率3种方法干预后，大鼠陆续出现精神萎靡、进食减少、脱毛、体重增长缓慢或下降、活动量下降、口唇及足趾发绀等慢性心力衰竭的症状和体征。其中A组大鼠死亡2只（6.7%），B组死亡3只（10%），C组无死亡。55只大鼠（A组18只，B组17只，C组20只）出现心室扩大、室壁厚度增加、LVEDd和LVESd升高、LVEF和LVFS明显降低，提示有左心室收缩功能障碍，血BNP明显升高，表明慢性心力衰竭造模成功。对照组大鼠生长状态均良好，饮食及活动、超声心动描记术及血清BNP水平均未见明显异常。

2.2 造模后4周、8～12周、20周超声心动描记术检测结果及比较见表1～3。

由表1～3可见，A组大鼠造模后4周左心扩大、LVEF下降，8～12周逐渐出现心室壁变薄，20周出现全心扩大、LVFS及LVEF明显下降，与对照组

比较差异有统计学意义（P＜0.05）；B组大鼠造模后4周出现心肌增厚、LVEF升高，8～12周出现左心扩大、LVEF下降，20周出现全心扩大、LVFS及LVEF明显下降，与对照组比较差异有统计学意义（P＜0.05）；C组大鼠造模后4周出现心肌增厚，LVEF无明显改变，8～12周出现左心扩大、LVEF下降，20周出现全心扩大、LVFS及LVEF明显下降，与对照组比较差异有统计学意义（P＜0.05）；20周后3组大鼠均出现全心扩大，LVFS、LVEF水平下降，3组间比较差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.3 血浆BNP水平测定结果及比较见表4。

由表4可见，造模后4周3组大鼠血浆BNP水平均开始升高，其后随着心功能改变，血浆BNP水平逐渐升高，与对照组比较差异有统计学意义（P＜0.05），造模后20周3组大鼠血浆BNP水平比较差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.4 病理学检查结果及比较造模后20周大鼠心肌细胞排列紊乱，心肌细胞肥大，胞浆淡染，细胞核明显增大松散，细胞混浊肿胀，心肌间结缔组织增生，心肌纤维有断裂现象，分支增多，间隙增宽，间质中血管壁增厚，中性粒细胞、淋巴细胞浸润，间质充血。对照组大鼠心肌纤维排列规则，结构清晰，细胞核染色质均匀分布，核呈椭圆形，心肌细胞之间排列紧密，细胞核致密，大小形状规则，间质中血管壁细胞呈单层排列且规则（图1）。A、B、C组20周后Billingham评分均为（2.5+0.5）分，较对照组（0分）差异有统计学意义（P＜0.05）。

3 讨论

心力衰竭是指各种原因所致心输出量不能满足机体代谢需要、以循环障碍为主的综合征[9]，是许多心血管疾病终末期的共同结局，也是≥60岁老年人最主要的死亡原因。目前每年约有300万人患有慢性心力衰竭，预计到2016年65岁以上老年人慢性心力衰竭的发病人数将增加50%以上[10]。随着患者不断增多，迫切需要通过对心力衰竭的发病机制不断的进行深入研究找到新的预防和治疗方法，因而需要大量复制各种心力衰竭模型。

目前心力衰竭模型的制作方法主要有心肌缺血型、压力负荷型、容量负荷型和心肌病变型等,本研究根据相关文献及预实验结果，采用阿霉素法、腹主动脉缩窄法及甲状腺素法制备慢性心力衰竭模型，并定期检测超声心动描记术、BNP等变化，其结果提示：A组大鼠造模后4周左心扩大、LVEF下降、血浆BNP水平开始升高，8～12周逐渐出现心室壁变薄，20周出现全心扩大、LVFS及LVEF明显下降、血浆BNP水平明显升高，与对照组比较差异有统计学意义；B组大鼠造模后4周出现心肌增厚、LVEF增高，8～12周出现左心扩大、LVEF下降、血浆BNP水平开始升高，20周出现全心扩大、LVFS及LVEF明显下降，血浆BNP水平明显升高；C组大鼠造模后4周出现心肌增厚，LVEF无明显改变，8～12周出现左心扩大、LVEF下降，血浆BNP水平升高，20周出现全心扩大、LVFS及LVEF明显下降，血浆BNP水平明显升高，20周后3组大鼠均出现全心扩大，3组间比较差异无统计学意义。提示无论采用哪种造模方法，最终均出现全心扩大，其超声心动描记术、血浆BNP等差异无统计学意义，与人类扩张型心肌病、高血压心脏病、甲亢性心脏病等病程相符合。20周后检测大鼠心肌病理出现：心肌细胞排列紊乱，心肌细胞肥大，胞浆淡染，细胞核明显增大松散，细胞浊肿，心肌间结缔组织增生，心肌纤维有断裂现象，分支增多，间隙增宽，间质中血管壁增厚，中性粒细胞、淋巴细胞浸润，间质充血等病理变化均与心脏病患者相似。

综上所述，采用阿霉素法、腹主动脉缩窄法及甲状腺素法制备慢性心力衰竭模型，能在较大程度上模拟心力衰竭患者的病理及生理变化过程，故可用于多种原因心力衰竭的发病机制、病理变化、生理改变及药物干预等基础及临床研究。

[1]ChaveyWE,BlaumCS,BlrskeBE,et al.Guidelinefor management of heart failure caused by systolic dysfunction:Part Treatment[J].Am Fam Physician,2001,64（6）：1045-1054.

[2]Diez J,Fortuno M A,Ravassa S.Apoptosis in hypertensive heart disease[J].CurrOpinCardiol,1998,13：317-325.

[3]成忠煌,胡雪峰,彭敏,等.阿霉素诱导大鼠慢性心力衰竭模型给药剂量和频率的优化[J].湖北中医杂志,2011,33（4）：9-11.

[4]吴运香,张野,谢春林,等.SD大鼠阿霉素慢性心力衰竭模型的建立与评价[J].中国药理学通报,2011,27（8）：1170-1173

[5]Massart P E,Donckier J,Kyselovic J,et al.Carvedilol and lacidipine prevent cardiac hypertrophy and endothelin-1 gene overexpression afteraorticbanding[J].Hypertension,1999,34（6）：1197-1198.

[6]XingX Q,Xu J,Lü X W,et al.Combination of simvastain and losartan attenuates left ventricular myocardial fibrosis after pressure overload stateinrats[J].ChinPharmacolBull,2009,25（10）：1376-1379.

[7]Fukuyama K,Ichiki T,Takeda K,et al.Down regulation of Vascular Angiotensin II Type 1 Receptor by Thyroid Hormone[J].Hypertension, 2003,41：598-603.

[8]薛凌,付明,罗建方,等.急症高血糖对N端脑钠肽原评价心功能的影响[J].中华急诊医学杂志,2013,22（2）：164-168.

[9]袁志敏,吕渠霞,刘运德.心力衰竭的现代观点与诊治进展[J].心血管病学进展,1994,15（3）：149-152.

[10]Kell D T.Our future society:a global challenge[J].Circulation, 1997,95：2459-2464.

Establishment and comparison of 3 chronic cardiac failure models of SD rats

ZHONG Ze,LUO Xiuying,LIU Guilin,et al.
Department of Cardiology,the First People's Hospital of Jiande,Hangzhou 311600,China

LUO Xiuying,E-mail:273123477@qq.com

ObjectiveTo investigate cardiac changes during the development of 3 rat heart failure models.Methods 90 SD rats were divided into four groups.Heart failure models were established by tailvein injection ofAdriamycin(group A, n=20),abdominalaorta deligation(group B,n=20)or gastric gavage ofthyroxine(group C,n=20).Echocardiography,brain natriuretic peptide(BNP)and myocardial histology were measured and compared with control group(n=30).ResultsIn group A,left ventricle enlarged,left ventricular ejection fraction(LVEF)decreased and plasma BNP began to rise at 4 weeks, the ventricular wallthinned during 8～12 weeks.Both in group B and C,the ventricular wallthickened at 4 week,left ventricle enlarged and LVEF decreased with BNP being increased during 8～12 weeks.LVEF increased in group B and was not changed in group C at 4 weeks.After 20 weeks,global cardiac enlargement developed,LVFS and LVEF decreased and BNP increased significantly in allthree groups with no significant difference among them.ConclusionEchocardiography, BNP and histological examination may be used to evaluate the changes of cardiac morphology,function and myocardial tissues at different periods during the development of3 different rat heart failure models.

Chronic cardiac failure;Adrinmycin;Abdominal aorta deligation;Thyroxine;Echocardiography

2014-02-11）

（本文编辑：杨丽）

建德市科技发展项目（2010G03）

311600浙江省建德市第一人民医院心内科

罗秀英，E-mail：273123477@qq.com