发表日期：2018年7月2日
DOI编号：10.3791/57621
摘要
急性心肌梗死可能导致急性心力衰竭和心源性休克。血流动力学评估对针对急性左心室（LV）功能障碍的治疗研究至关重要。当前的成像技术（如超声心动图和磁共振成像）存在局限性，无法直接测量左心室压力。冠状动脉结扎术中的左心室导管插入术为实时评估左心室功能提供了新方法。
摘要翻译
急性心肌梗死可能引发急性心力衰竭和心源性休克。对于评估针对急性左心室功能障碍的治疗策略而言，血流动力学监测至关重要。现有的成像技术（如超声心动图和磁共振成像）存在局限性，无法直接测量左心室压力。本研究证实，在小鼠冠状动脉结扎术中实施左心室导管插入术，可作为一种新型的实时左心室功能评估方法。
在实验过程中，麻醉小鼠后进行气管插管。通过颈部正中切口暴露右颈动脉并插入导管至左心室腔。左侧开胸后结扎左前降支冠状动脉（LCA），45分钟后释放缝线诱导再灌注，全程记录压力-容积数据。
LCA结扎导致左心室收缩功能显著下降，表现为搏出量、左心室射血分数（EF）和心输出量减少30%。反映左心室收缩能力的参数最大dP/dt显著下降，舒张功能严重受损（最小dP/dt下降40%）。20分钟再灌注后左心室功能未完全恢复。
实时压力-容积分析是监测小鼠急性心肌梗死期间心脏功能的有效方法。保持麻醉稳定和标准化手术操作对获得可靠结果至关重要。由于急性心肌梗死早期阶段对死亡率和患病率至关重要，这种技术可为心肌保护新策略的临床前评估提供重要工具。
引言
心血管疾病是西方文明中最常见的死亡原因¹。急性心肌梗死是高死亡率的关键事件，即使通过急诊经皮冠状动脉介入治疗（PCI）实现血管重建，患者发病后48小时内死亡率仍居高不下³。由左心室（LV）功能急性下降引发的心源性休克是住院死亡的主要原因³。这种早期心功能降低主要由缺血再灌注导致的心肌损伤引起。这种缺血/再灌注（I/R）损伤与细胞代谢组改变（如活性氧过度生成）密切相关⁴,⁵。
在探索减少心肌损伤的保护机制时，可靠的动物模型至关重要，其中需要包含对I/R后左心室功能的评估方法⁶。当前研究中，经胸超声心动图⁷和磁共振成像⁶是功能表型分析的常用手段⁸,⁹。然而这些方法无法评估急性心肌梗死中的严重左心室功能障碍和心源性休克，且不能直接测量左心室压力。离体心脏Langendorff装置虽能揭示早期I/R损伤的病理机制¹⁰，但其无法模拟体内自适应机制（如自主神经系统调节、激素调节和酸碱平衡）。目前尚无方法能在心肌I/R损伤过程中完整评估心源性休克和左心室功能障碍。
结合压力-容积（PV）导管和左前降支冠状动脉（LCA）闭合术的同步方法具有潜在优势但技术难度较高。I/R损伤期间的稳定血流动力学状态对实验结果至关重要，麻醉不稳定或失血会严重影响数据。通过左心室PV导管和短暂LCA闭合术进行血流动力学表型分析的新方法，可能为急性心肌梗死中的心源性休克和左心室功能障碍研究提供新见解，并成为未来心肌保护分析的新工具。
实验步骤
所有实验符合《欧洲实验用脊椎动物保护公约》（2010/63/EU），使用6月龄雄性C57BL/6JRj小鼠。
- 准备工作
- 准备手术显微镜、加热垫和直肠探头监测体温，清洁消毒手术器械。
- 准备5-0丝线2段（10cm）、6-0聚丙烯缝线5cm、2mm硅胶管用于LCA结扎。
- 将PV导管校准杯预热至37℃，准备含15%氯化钠的100µL Hamilton注射器进行盐水校准。
- 实验前30分钟将3cm长的1.4F PV导管置于37℃预热的0.9%氯化钠中，连接数据采集装置并连接计算机。
- 运行软件进行压力和导纳校准。
- 麻醉与镇痛
- 腹腔注射100mg/kg酮胺和10mg/kg盐酸赛拉嗪麻醉，手术开始时追加0.05mg/kg丁丙诺啡。
- 10分钟后使用20G静脉导管进行气管插管，40%氧气混合2%异氟烷维持麻醉。
- 通过直肠探头持续监测体温，保持36.5-38℃，调整加热板维持体温恒定。
- 左心室导管插入术
- 使用Betadine和70%酒精交替消毒胸部和颈部，去除胸毛。
- 在下唇下方5mm处作10mm纵行切口。
- 钝性分离下颌下腺，分离颈动脉鞘暴露右颈总动脉，小心避免损伤迷走神经和颈动脉体。
- 结扎远端血管，近端留置松结允许导管通过。
- 牵拉缝线并使用血管夹阻断近端血流，距结扎线1mm处作楔形切口。
- 导管插入10mm后开始记录数据，注入1-2滴盐水辅助导管移动。
- 当压力分析显示动脉压力波形（收缩压>30mmHg）时确认导管位于主动脉（图3A）。
- 通过主动脉瓣时如遇阻力，退回5mm后重新推进，当舒张压降至0-20mmHg时确认导管进入左心室（图3B），固定缝线防止移位。
- 缺血/再灌注手术
- 从胸骨下端向左侧腋窝作15mm切口，钝性分离胸肌层暴露肋骨。
- 在第3和第4肋间开胸，使用手术钩暴露心包并剪开心包膜。
- 定位左心耳下方的LCA，用6-0聚丙烯缝线在左心耳下2mm处绕血管，置入硅胶管打结（远端心肌变灰提示结扎成功）。
- 45分钟后移除硅胶管诱导再灌注，持续记录数据20分钟（心肌恢复红色提示再灌注成功）。
- 校准
- 实验结束后进行盐水校准（颈静脉注射10µL 25%氯化钠）和体积校准（获取500µL肝素化血液进行标准曲线绘制）。
- 三次重复校准以确保数据准确性。
- 数据分析
- 选择至少10个完整心动周期进行分析，排除通气干扰周期。
- 在主动脉瓣通过前、LCA结扎前后及缺血/再灌注期间进行压力-容积分析。
- 关键参数包括：搏出量（µL）、射血分数（%）、心输出量（µL/min）、心指数（µL/(min·cm²)）、搏出功（mmHg·µL）、最大压力（Pmax）、平均压力（Pmean）、收缩功能参数max dP/dt（mmHg/s）、舒张功能参数min dP/dt（mmHg/s）和等容舒张时间常数Tau（ms）。
代表性结果
LCA结扎45分钟后，左心室压力-容积环显示射血分数从52%下降至40%（p=0.008），搏出量显著减少（图4B,C）。最大dP/dt下降30%，搏出功降低30%（图4D,E），最小dP/dt显著下降（图4F）提示舒张功能受损。再灌注20分钟后参数未完全恢复（图4A-D）。假手术组未出现显著功能下降（图4I-J）。
讨论
左心室压力-容积监测为急性心肌梗死中的心源性休克和左心室功能障碍研究提供了新方法。相比传统影像学，该技术同步提供收缩功能参数（dP/dt、搏出功）和舒张功能参数（-dP/dt、Tau）。
关键成功要素包括：
- 稳定麻醉：异氟烷具有强效心肌抑制作用
- 无创颈动脉分离：避免低血容量和神经损伤
- 校准步骤：盐水校准需保持注射速度一致，校准杯避免气泡
小鼠LCA结扎后虽未出现人类患者中常见的急性高死亡率，但持续的血流动力学稳定（图4A）可能与血管结扎部位较人类更远端有关。
该技术突破了传统方法的局限性，为心肌保护机制研究提供了新平台。当前数据表明，同步压力-容积评估较单一压力监测更全面，尤其在收缩功能（射血分数）和舒张功能（dP/dt）参数的获取上具有优势。
披露声明
作者无利益冲突声明。
致谢
本研究获得以下资助：Else Kröner-Fresenius基金会（Tienush Rassaf）；Hans und Gertie Fischer基金会（Tienush Rassaf）；德国杜伊斯堡-埃森大学医学院资助（Tienush Rassaf, Lars Michel）；Ernst-und Berta Grimmke基金会（Christos Rammos）。
参考文献
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