心脏MRI评估阿霉素诱导卵巢切除大鼠模型心肌毒性

张梦迪，朱冬勇，马 露，李亥辰，陈柏君，郜发宝*

(1.云南中医药大学基础医学院，云南 昆明 650500；2.四川大学华西医院放射科，四川 成都 610041；3.成都中医药大学附属医院放射科，四川 成都 610041)

卵巢癌是常见妇科肿瘤，病死率为妇科恶性肿瘤之首[1]，多采用以手术为主、放射治疗(简称放疗)及化学治疗(简称化疗)等为辅的综合治疗方案。阿霉素为临床常用蒽环类化疗药物，广泛用于多种恶性肿瘤，其累积性、剂量依赖性所致心肌毒性等易致心力衰竭[2-3]；而卵巢切除或绝经引起的雌激素缺失可诱发和加重心血管疾病[4]。心脏MRI(cardiac MRI, CMRI)已广泛用于临床诊断心血管疾病及相关研究[5]。本研究评价CMRI评估阿霉素诱导卵巢切除后大鼠模型心肌毒性的价值。

1 材料与方法

1.1 实验动物及模型建立 48只健康雌性SD大鼠[购自成都达硕实验动物有限公司，动物生产许可证号SCXK(川)2020-030，体质量180～200 g]，随机分为阿霉素高剂量治疗组(高剂量组)、阿霉素低剂量治疗组(低剂量组)、卵巢切除组和假手术组，每组12只；对前3组手术切除双侧卵巢，最后一组行假手术。术后1周分别对高剂量组和低剂量组经尾静脉注射阿霉素2.5 mg/kg体质量、1.5 mg/kg体质量(1次/周)，其余2组注射生理盐水2.5 mg/kg体质量(1次/周)，共注射6次，之后观察6周。

1.2 仪器与方法 采用Ettlingen Bruker BioSpec 70/30 USR 7.0T动物MR扫描仪，分别于造模前(第0周)、每周注射后(第1～6周)及给药结束后间隔2周(即第8、10、12周)行CMR检查[6]。参数：梯度回波电影序列，TR 8.0 ms，TE 2.5 ms，FA 15°，FOV 40 mm×40 mm，矩阵192×192，层厚1.0 mm，层间距0，NEX 3，电影时像23；T2 mapping，TR 1 200 ms，TE 8 ms、16 ms、24 ms、32 ms、40 ms、48 ms，FOV 40 mm×40 mm，矩阵192×192，层厚1.0 mm。

将数据导入CVI42(Circle Cardiovascular Imaging, Calgary, Canada)软件，由2名具有5年以上CMR图像后处理经验的技师测量心功能、应力和左心室标准化心肌T2信号强度比值(T2 signal intensity ratio, T2 SIr)[6]，取其均值作为结果。经Short-3D模块和Tissue-Tracking模块半自动分析得到左心室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)、左心室整体径向应变(left ventricular global radial strain, LVGRS)、左心室整体周向应变(left ventricular global circumferential strain, LVGCS)及左心室整体纵向应变(left ventricular global longitudinal strain, LVGLS)。以T2 mapping模块半自动分析得到左心室心肌和胸部骨骼肌T2值，自动生成T2 mapping伪彩图，并计算左心室标准化心肌T2 SIr，即左心室中间部心肌T2与同层面相同大小胸部骨骼肌T2的比值[7]。

1.3 病理检查 末次CMR扫描结束后处死大鼠，对心肌组织行HE和Masson染色及小麦胚芽凝集素(wheat germ agglutinin, WGA)染色。由2名具有3年以上病理诊断经验的医师采用盲法以Image J软件计算心肌细胞横截面积，选择连续3～5张切片，于600倍视野下对每张切片随机选择5个无重叠视野,测量其中40个心肌细胞横截面积,取其平均值为最终结果。

1.4 统计学分析 采用SPSS 26.0统计分析软件。以Shapiro-Wilk检验对计量资料进行正态性分析，Bartlett法行方差齐性检验；以±s表示方差齐且符合正态分布的计量资料，行单因素方差分析；两两比较采用Turkey法。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

造模过程中高剂量组2只、低剂量组1只大鼠死亡，共45只大鼠纳入研究。

2.1 CMRI参数比较 高剂量组及低剂量组不同时间LVEF、LVGRS、LVGCS、LVGLS、T2 SIr值总体差异均有统计学意义(P均<0.05)。高剂量组LVEF于第8周开始下降(P均<0.05)，低剂量组第12周LVEF较第10周下降(P均<0.05)；高剂量组LVGRS、LVGCS和LVGLS于第6周，低剂量组于第8周开始下降(P均<0.05)；高、低剂量组大鼠左心室T2 SIr分别于第6周、第8周达峰，而后逐渐下降(P均<0.05)。卵巢切除组及假手术组内不同时间点各参数总体差异均无统计学意义(P均>0.05)。详见表1～2。

相比卵巢切除组和假手术组，高剂量组LVEF于第8周，LVGRS、LVGCS和LVGLS于第6周开始降低(P均<0.05)，低剂量组LVEF于第12周，LVGRS、LVGCS和LVGLS于第10周开始下降(P均<0.05)；高剂量组第6、8、10周，低剂量组第8、10周左心室标准化心肌T2 SIr与卵巢切除组和假手术组差异均有统计学意义(P均<0.05)。相比高剂量组，低剂量组LVEF于第8周，LVGRS和LVGLS于第6周始升高，LVGCS仅于第8周升高，第6、8、10周左心室标准化心肌T2 SIr差异均有统计学意义(P均<0.05)。卵巢切除组与假手术组间各时间点各参数差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1、2及图1。

2.2 病理学检查 高、低剂量组心肌细胞排列紊乱、溶解坏死，结缔组织增生，炎性细胞浸润；Masson染色显示高剂量组心肌间质纤维化增生明显，低剂量组心肌间质散在少量纤维化。卵巢切除组和假手术组均未见明显异常，见图2。WGA染色结果显示，4组心肌细胞横截面积总体差异有统计学意义(F=209.536，P<0.001)；相比卵巢切除组和假手术组，高剂量组[(563.55±38.58)μm2]及低剂量组[(355.48±47.59)μm2]心肌细胞横截面积增大(P均<0.05)，前者大于后者(P<0.01)，卵巢切除组[(257.81±35.69)μm2]与假手术组[(250.54±30.16)μm2]差异无统计学意义(P=0.95)，见图3。

表1 不同时间点4组大鼠LVEF及左心室标准化心肌T2 SIr参数比较

表2 不同时间点4组大鼠CMRI心肌应变参数比较

3 讨论

治疗卵巢癌多以手术为主，包括预防性双侧输卵管及卵巢切除术和晚期及复发期肿瘤细胞减灭术，而以术后化疗为辅[8]。阿霉素对各期肿瘤细胞均有效，亦常用于卵巢癌术后化疗，但累积性、剂量依赖性心肌毒性限制了其临床应用[9]。

对无症状患者，临床以化疗后LVEF较基线水平下降≥10%为化疗相关心肌毒性的诊断标准[10]。本研究高剂量组及低剂量组大鼠LVEF分别于阿霉素治疗后第8周及第12周明显降低，提示阿霉素诱导心肌毒性大鼠模型造模成功。

相比LVEF，心肌应变评估心功能障碍更敏感，常可于LVEF降低前检出左心室功能障碍[11]。本研究中高剂量组和低剂量组LVGRS、LVGCS和LVGLS分别于第6周及第8周开始下降，均较LVEF值提前，提示阿霉素诱导心肌毒性大鼠的心功能在LVEF下降前已受损。T2 mapping可量化评估心肌炎症和心肌水肿，是评估心脏毒性变化的非侵入性工具[12-13]。本研究中，相比卵巢切除组和假手术组，高、低剂量组左心室标准化心肌T2 SIr分别在第6、第8周达峰，提示心肌细胞水肿形成，为阿霉素损伤心肌早期变化，而后逐渐下降，可能与心肌细胞水肿改善有关。阿霉素诱导心肌细胞水肿属可逆性，能在短期内恢复[14]。本研究发现阿霉素干预后大鼠出现心肌细胞肥大、溶解坏死、炎性细胞浸润、弥漫性纤维化，且随注射剂量增加而加重，致LVEF和心肌应变等改变。动物实验[15]结果表明，心肌T2值于心肌毒性早期升高；本研究结果与之相符，提示CMRI心肌应变参数和T2 mapping可作为检测阿霉素诱导心肌毒性的早期影像学指标。本研究的局限性：①样本量小；②未能纵向观察心肌病理学变化；③未监测血清心肌毒性生物标志物。

图1 第6周时4组大鼠左心室中间部T2 mapping图 A～D和E～H.分别为高剂量组(T2 SIr=0.91±0.02)、低剂量组(T2 SIr=0.66±0.01)、卵巢切除组(T2 SIr=0.65±0.01)及假手术组(T2 SIr=0.64±0.02)T2 mapping原始图(A～D)和T2 mapping伪彩图(E～H)，高剂量组见片状高信号区，低剂量组乳头肌心内膜下见条状高信号，卵巢切除组及假手术组未见明显高信号

图2 4组大鼠左心室中间部病理图 A～D(HE，×400)和E～H(Masson，×100)分别为高剂量组、低剂量组、卵巢切除组、假手术组 (箭示心肌细胞排列紊乱、溶解坏死，结缔组织增生，炎性细胞浸润)

图3 大鼠左心室中间部WGA染色(×600) A.高剂量组； B.低剂量组； C.卵巢切除组； D.假手术组

综上所述，CMRI心肌应变和T2 mapping有助于早期评估阿霉素诱导卵巢切除大鼠模型心肌毒性。