清醒心肌缺血模型的可控冠状动脉狭窄程度

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.27.017

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
急性心肌缺血动物模型的制备：方法很多，可概括分为两类，一是冠状动脉夹闭法、微量直流电刺激法、化学灼烧法及冠状动脉局部滴敷药物法；二是闭胸法，通过注射或接种使动物产生相应疾病，包括异物法，如微珠堵塞法和球囊堵塞法及冠状动脉内注射药物诱发冠状动脉痉挛法。
犬心肌缺血模型的构建：在利用犬进行心肌缺血模型制备的时候，可以采用不同的方式。以往有学者利用遇水可膨胀的纤维素环对动物冠状动脉进行处理，获得实验模型。还有学者通过体外可控方式进行心肌缺血模型建立，利用气囊式或液压式梗阻器对动物的冠状动脉分支进行处理，以获得缺血模型。这一方法操作简单，但容易导致缺血区差异性较大问题的出现。

摘要
背景：麻醉是动物实验对动物采取的保护措施，但相应麻醉药物的使用会对实验结果产生不同程度的影响。
目的：分析清醒与麻醉状态下，冠状动脉狭窄心肌缺血模型犬的各项指标差异及治疗效果。
方法：将20只Beagle犬分5组，每组4只，按照完全正交拉丁方安排进行实验，按照不同的步骤进行依次干预，干预步骤包括正常观察(正常对照10 min后观察30 min)、清醒模型(正常对照后狭窄冠状动脉10 min，再观察30 min)、清醒治疗(正常对照后狭窄冠状动脉10 min，舌下含服50 μg/kg硝酸甘油，观察30 min)、麻醉模型(对动物进行麻醉，正常对照后狭窄冠状动脉10 min，再观察30 min)、麻醉治疗(对动物进行麻醉，正常对照后狭窄冠状动脉10 min，舌下含服50 μg/kg硝酸甘油，观察30 min)。记录清醒状态下冠状动脉狭窄后，犬心电、血压、心率和体温水平，以及心肌缺血犬清醒与麻醉状态下的平均动脉压、体温、心率、心电图 ST 段变化，观察硝酸甘油对心肌缺血犬清醒与麻醉状态下的治疗效果。
结果与结论：冠状动脉狭窄后，清醒犬心电、血压、心率和体温均发生一定改变，其中心电图ST段出现显著上升情况。心肌缺血模型犬麻醉状态下的血压、心率明显高于清醒状态(P < 0.05)，麻醉与清醒状态下犬的心电图ST段均出现明显上升。经硝酸甘油治疗，清醒状态下的心肌缺血模型犬起效较快。说明清醒状态下的心肌缺血模型与临床拟合度更高，可以最大限度减少麻醉等对实验结果产生的影响。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程
ORCID: 0000-0002-3981-8948(刘远春)

关键词: 实验动物, 心肺损伤与修复动物模型, 冠状动脉狭窄, 心肌缺血, 犬, 麻醉, 清醒

Abstract:

BACKGROUND: Anesthesia is a protective measure to animals in animal experiments, but the use of the corresponding anesthetic drugs will have different effects on the experimental results.
OBJECTIVE: To analyze the differences of various indexes and the therapeutic effect of myocardial ischemia canine model of coronary stenosis under the condition of consciousness and anesthesia.
METHODS: Twenty Beagle canine myocardial ischemia models were equally assigned to five groups, and prepared according to the complete orthogonal Latin square arrangement for the experiment. Intervention procedures included the normal observation (normal control for 10 minutes, observation for 30 minues), conscious model (after normal control, coronary artery stenosis for 10 minutes, and observation for 30 minutes), conscious treatment (after normal control, coronary artery stenosis for 10 minutes, 50 μg/kg nitroglycerin sublingually buccal, and observation for 30 minutes), anesthesia model (animals received anesthesia; after normal control, coronary artery stenosis for 10 minutes, and observation for 30 minutes), anesthesia treatment (animals received anesthesia; after normal control, coronary artery stenosis for 10 minutes, 50 μg/kg nitroglycerin sublingually buccal, and observation for 30 minutes). We recorded canine electrocardiogram, blood pressure, heart rate and body temperature level when animals were conscious after coronary artery stenosis, and mean arterial blood pressure, body temperature, heart rate, electrocardiogram ST segment changes in conscious and anesthetic states in myocardial ischemia dogs, and observed the therapeutic effect of nitroglycerin on conscious and anesthetic states in myocardial ischemia dogs.
RESULTS AND CONCLUSION: The electrocardiogram, blood pressure, heart rate and body temperature were changed after the coronary artery stenosis in conscious dogs, and the ST segment of electrocardiogram was significantly increased. The blood pressure and heart rate were significantly higher than that in the conscious state (P < 0.05), and the ST segment of electrocardiogram in dogs was significantly increased in conscious and anesthetic states. After the treatment of nitroglycerin, the effect was obvious in the myocardial ischemia model in conscious state. The results showed that the model of myocardial ischemia and the clinical fitting degree were higher, which could reduce the effect of anesthesia on the experimental results.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

Key words: Myocardial Ischemia, Animals, Laboratory, Models, Animal, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

刘远春，宋小文，杨红. 清醒心肌缺血模型的可控冠状动脉狭窄程度[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(27): 4068-4074.

Liu Yuan-chun, Song Xiao-wen, Yang Hong. Controlled coronary artery stenosis in conscious myocardial ischemia model[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(27): 4068-4074.

图/表（结果） 2

2.1 实验动物数量分析 20只犬均进入结果分析。

2.2 清醒犬冠状动脉狭窄后心电、血压、心率和体温的变化情况 清醒状态下犬冠状动脉狭窄后，心电、血压、心率和体温均发生一定的改变，其中心电图 ST 段较之正常状态出现显著上升的情况(P < 0.05)，其余指标较之正常状态均无显著差异(P > 0.05)，见表1。

2.3 冠状动脉狭窄所致心肌缺血犬清醒与麻醉状态下各项指标的比较 冠状动脉狭窄后，清醒状态下动物的血压、体温、心率均发生一定的改变，但较之正常值均未出现明显差异(P > 0.05)；较之清醒状态，麻醉后动物的血压出现不断上升情况且心率明显加快(P < 0.05)；冠脉狭窄 60%后 10 min 内，清醒与麻醉状态动物心电图ST段出现明显上升，10 min 后缓慢下降，两种状态的变化趋势和幅度均基本一致，无明显差异，见表2，图1。

2.4 心肌缺血清醒犬与麻醉犬硝酸甘油治疗效果分析 经硝酸甘油治疗，两种状态下的ST段变化情况呈现出明显的不同。麻醉组给药后6 min，ST段开始出现明显下降，10-15 min 达到最低，作用维持到给药后20 min。清醒组给药后 2 min，ST段即开始出现明显下降，4-6 min左右达到最低，作用维持到给药后20 min。对两种状态下的动物进行比较，清醒状态下硝酸甘油可更快地发挥药效。对心肌缺血清醒犬与麻醉犬硝酸甘油治疗效果进行分析，可得处于清醒状态下的模型犬经硝酸甘油治疗，体温未出现明显改变，但心率明显加快，血压明显下降；麻醉状态下，经治疗心率变化不大，血压明显下降，体温明显降低，具体结果见表3。

参考文献

[1] 霍振业,谢伯雅,裴建明,等.犬缺血心肌心导纳环与心电图的对照观察[J].海南医学,2002,13(1):34.
[2] Ma X,Zhang K,Li H,et al.Extracts from Astragalus membranaceus limit myocardial cell death and improve cardiac function in a rat model of myocardial ischemia.J Ethnopharmacol.2013;149(3):720-728.
[3] 沙非,温晓斐,卜丽红,等.99锝m N-2-巯基吡啶-N-氧化物与99锝m-甲氧基异丁基异腈对犬急性心肌梗死模型的对照研究[J].中华放射学杂志,2011,45(4):392-398.
[4] 王维亭,徐向伟,赵专友,等.清醒比格犬心肌梗死超急性期缺血模型研究[J].现代药物与临床,2010,25(1):35-40.
[5] Lim KS,Cha MJ,Kim JK,et al.Protective effects of protein transduction domain-metallothionein fusion proteins against hypoxia- and oxidative stress-induced apoptosis in an ischemia/reperfusion rat model.J Control Release.2013;169(3):306-312.
[6] 李峰杰,李贻奎.心肌梗死动物模型研究进展[J].中国药理学通报,2013,29(1):5-10.
[7] 徐向伟,王维亭,赵专友,等.狭窄冠脉致犬心肌缺血模型在清醒与麻醉状态下的比较[J].药物评价研究,2010,33(1): 46-50.
[8] 金红峰,沈法荣,凌锋,等.应用聚乙烯泡沫封堵法建立Beagle犬心肌梗死模型[J].中国病理生理杂志, 2009, 25(8):1660-1661,1664.
[9] 李可,刘卫金,邹利光,等.闭胸式冠状动脉插管法建立犬急性心肌缺血模型[J].第三军医大学学报,2007,29(16): 1630-1631.
[10] Won YW,Kim JK,Cha MJ,et al.Prolongation and enhancement of the anti-apoptotic effects of PTD-Hsp27 fusion proteins using an injectable thermo-reversible gel in a rat myocardial infarction model.J Controll Release.2010;144(2):181-189.
[11] Formiga FR,Pelacho B,Garbayo E,et al.Sustained release of VEGF through PLGA microparticles improves vasculogenesis and tissue remodeling in an acute myocardial ischemia-reperfusion model.J Controll Release.2010;147(1):30-37.
[12] 刘超,赵文增,罗鸿,等.犬急性心肌梗死模型的改进[J].重庆医学,2006,35(9):823-825.
[13] Nduhirabandi F,Du Toit EF,Blackhurst D,et al.Chronic melatonin consumption prevents obesity-related metabolic abnormalities and protects the heart against myocardial ischemia and reperfusion injury in a prediabetic model of diet-induced obesity.J Pineal Res.2011;50(2):171-182.
[14] 刘建勋,马晓斌,李连达,等.地奥心血康对麻醉犬及清醒兔急性心肌梗死的影响[C].//心脑病药物临床评价专家谈, 1998:7-10.
[15] 刘素蕊,赵春生,王更银,等.冠脉结扎和介入两种方法制备犬心肌梗死模型的比较[J].中国比较医学杂志, 2011, 21(12):38-41.
[16] 宋立君,卢成志,李超,等.去肾交感神经术对心肌梗死后犬心脏氧化应激和交感神经重构的影响[J].天津医药, 2015, 43(8):864-866,867.
[17] 吴胜东,葛建军,周正春,等.犬心肌梗死模型的制备及评价[J].武警医学,2007,18(1):22-25.
[18] 崔新明,王秋静,谷欣权,等.心痛贴对急性心肌梗死犬氧化应激、心肌代谢和超微结构的影响[J].中国老年学杂志, 2010,30(13):1813-1814.
[19] 郭琰,郝伟,李峰杰,等.Beagle犬与杂种犬急性心肌梗死模型的比较[J].中国中药杂志,2013,38(12):2001-2004.
[20] Liehn EA,Kanzler I,Konschalla S,et al. Compartmentalized protective and detrimental effects of endogenous macrophage migration-inhibitory factor mediated by CXCR2 in a mouse model of myocardial ischemia/reperfusion.Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2013;33(9):2180-2186.
[21] 任平,黄熙,张莉,等.麻醉犬心房内注射复方川芎汤后血清中川芎嗪药时曲线双峰与血流动力学效应的关系[J].第四军医大学学报,2000,21(7):S157-S160.
[22] Popovsky J.Gradual occlusion of mesenteric vessels with ameroid clamp.Arch Surg. 1966;92(2):202-205.
[23] Wynsen JC,Kenny D,Brooks HL,et al. Regional myocardial function after repetitive brief episodes of ischemia: effect of altering the duration of the reperfusion period.Am Heart J.1991;121(5): 1331-1338.
[24] Lee BH,Kim WH,Choi MJ,et al.Chronic heart failure model in rabbits based on the concept of the Bifurcation/Trifurcation coronary artery branching pattern. Artif Organs.2002;26(4):360-365.
[25] 张晓娟,智光,陆兆龄,等.超声指导下制备犬急性心肌缺血与心肌梗死模型[J].武警医学,2009,20(5):417-420.
[26] 徐霞,陈斌.实时心肌声学造影诊断犬冠状动脉狭窄的实验研究[J].中国医师进修杂志,2011,34(z1):96-97.
[27] Zhao M,He X,Bi XY,et al.Vagal stimulation triggers peripheral vascular protection through the cholinergic anti-inflammatory pathway in a rat model of myocardial ischemia/reperfusion.Basic Res Cardiol.2013;108(3): 345.
[28] 连祺周.高位硬膜外阻滞对麻醉犬和清醒大鼠急性心肌缺血的保护作用及临床应用[D].哈尔滨医科大学,1999.
[29] Matyal R,Sakamuri S,Wang A,et al.Local infiltration of neuropeptide y as a potential therapeutic agent against apoptosis and fibrosis in a swine model of hypercholesterolemia and chronic myocardial ischemia. Eur J Pharmacol.2013;718(1-3):261-270.
[30] 周晓东,刘翠华,朱妙章,等.犬不同冠脉狭窄部位和心肌缺血范围对左室收缩功能的影响[J].心脏杂志,2000,12(6): 440-442.
[31] Gelsomino S,Luca F,Renzulli A,et al.Increased coronary blood flow and cardiac contractile efficiency with intraaortic balloon counterpulsation in a porcine model of myocardial ischemia-reperfusion injury. ASAIO J.2011;57(5):375-381.
[32] Song Y,Huang Z,Xu J,et al.Multimodal SPION-CREKA peptide based agents for molecular imaging of microthrombus in a rat myocardial ischemia- reperfusion model.Biomaterials. 2014;35(9): 2961-2970.
[33] Marsano A,Maidhof R,Luo J,et al.The effect of controlled expression of VEGF by transduced myoblasts in a cardiac patch on vascularization in a mouse model of myocardial infarction. Biomaterials. 2013;34(2):393-401.
[34] 王秋静,路航,吕文伟,等.心痛贴对麻醉犬冠状动脉循环及心肌氧代谢的影响[J].吉林大学学报(医学版), 2005, 31(5):696-698.
[35] 蒋文燕,易勇.戊巴比妥钠麻醉持续时间对犬血压、体温、呼吸和心电的影响[J].四川生理科学杂志,2008,30(1): 15-17.
[36] Zhao Q,Sun C, Xu X, et al.Early use of granulocyte colony stimulating factor improves survival in a rabbit model of chronic myocardial ischemia.J Cardiol. 2013; 61(1/2):87-94.
[37] Matyal R,Chu L,Mahmood F,et al.Neuropeptide Y improves myocardial perfusion and function in a swine model of hypercholesterolemia and chronic myocardial ischemia.J Mol Cell Cardiol.2012;53(6):891-898.
[38] 李伟,付萍,陈颖丽,等.三羊益心康胶囊对麻醉犬血流动力学和心肌耗氧量的影响[J].中国实验方剂学杂志, 2008, 14(12):55-60.
[39] 李莲静,李七一,朱萱萱,等.冠心平对麻醉犬冠脉结扎致心肌缺血的保护作用[J].现代中西医结合杂志, 2011,20(34):4337-4338,4460.
[40] 何晓雷,刘玉丽,张岩,等.清醒犬慢性充血性心力衰竭模型的血流动力学特征[J].中南大学学报(医学版), 2009, 34(6): 487-491.

引言

材料方法

1.1 造模动物及材料 8-12月龄雄性Beagle犬20只，体质量25 kg左右，由扬州四方实验动物科技有限公司提供，许可证号SCKX(苏)2015-0013，均饲养于内江市第二人民医院动物中心。此次研究相关方案均提交内江市第二人民医院医学伦理部门审核并经批准，符合相关伦理学要求。

1.2 造模方法

心肌缺血模型的制备^[7]：对动物进行戊巴比妥钠麻醉。无菌条件下打开腹腔，腹壁放置发射装置。于腹股沟处将皮肤切开，对股动脉进行分离，经皮下将发射装置的动脉插管引至腹股沟处，插入股动脉，用来进行血压测量。气管插管接呼吸机，实施人工正压呼吸。于动物左侧第四肋间进行开胸，暴露心脏之后将心包剪开，对冠状动脉前降支一段血管予以分离，并将乳胶制血管压迫环置于其下。经皮下将发射装置的心电电极引入胸腔，分别固定在心底部和拟缺血心肌表面，测定心外膜心电图。缝合心包，闭合胸腔，经皮下从胸腔将压迫环连接管引至背部肩胛骨之间，用来进行狭窄处理。在动物皮下埋置体温电极，发射装置固定在腹腔壁，常规缝合切口，术后每天给予青霉素以抗感染，并常规喂养，术后第10天拆线。

分组干预：将20只Beagle犬分5组，每组4只，按照完全正交拉丁方安排进行实验，对5组动物按照不同的步骤进行依次干预，干预方法包括正常观察、清醒模型、清醒治疗、麻醉模型、麻醉治疗，分别在动物清醒与麻醉状态下狭窄冠状动脉，观察硝酸甘油治疗下各项指标的变化^[8]。

动物拆线后开始进行实验，实验时将动物置于安装有接收器的特制观察笼中，30 min后采样做正常对照，然后在5 min内向血管压迫环的连接管中注射生理盐水，以狭窄冠状动脉(狭窄60%左右)。其中，麻醉方法为静脉注射戊巴比妥钠；正常观察指正常对照10 min后观察30 min；清醒模型表示做正常对照后狭窄冠状动脉 10 min，再次观察30 min；清醒治疗表示正常对照后狭窄冠状动脉10 min，舌下含服硝酸甘油50 μg/kg，观察 30 min；麻醉模型指对动物进行戊巴比妥钠麻醉，采集正常对照数据后冠脉狭窄冠状动脉10 min，再观察 30 min；麻醉治疗指对动物进行戊巴比妥钠麻醉，采集正常对照数据后狭窄冠状动脉10 min，舌下含服硝酸甘油50 μg/kg，观察30 min。

1.3 主要观察指标 记录清醒犬冠状动脉狭窄后，心电图、血压、心率和体温水平，冠状动脉狭窄所致心肌缺血犬清醒与麻醉状态下的平均动脉压、体温、心率、心电图ST段变化，以及硝酸甘油对心肌缺血清醒犬与麻醉犬的治疗效果。

1.4 统计学分析 对研究过程中获得的数据进行收集，使用的统计学软件为SPSS公司的SPSS 18.0。计量资料利用x(_)±s形式进行表示，并进行方差分析，计算P值，P < 0.05为差异存在统计学意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程

讨论

心血管疾病是一类严重危害人体健康的疾病，其中心肌缺血是一种常见的心血管疾病^[9-12]。为了寻找更加安全有效的治疗方案，经常会通过制备心肌缺血动物模型的方式进行实验研究^[13-15]。在研究中，成功的制备动物模型是重要的环节之一。

在进行模型动物选择时，犬是常用的动物类型。犬体积适中，性情温顺，是十分理想的模型动物^[16-20]。在利用犬进行心肌缺血模型制备的时候，可以采用不同的方式^[21]。以往有学者利用遇水可膨胀的纤维素环对动物冠状动脉进行处理^[22]，获得实验模型。还有学者通过体外可控方式进行心肌缺血模型建立^[23-24]，利用气囊式或液压式梗阻器对动物的冠状动脉分支进行处理，以获得缺血模型。这一方法操作简单，但容易导致缺血区差异性较大问题的出现。此次实验中，参照上述学者的研究，利用可控方式制备心肌缺血模型。在实验过程中，大多需要对动物模型进行麻醉处理^[25-29]。但麻醉下采集的血流动力学指标等数据可能存在不准确的情况，会对实际的治疗效果等产生不同程度的影响，无法对临床治疗提供准确的参考依据^[30-34]。为此，在此次实验中选择制备心肌缺血犬模型，并利用正交设计给药的方式，了解麻醉和清醒状态下动物各项生理指标的变化情况，从而尽可能的减少动物个体差异所导致的实验影响，以更好地分析不同状态下冠状动脉狭窄心肌缺血模型犬的各项指标差异及治疗效果。通过实验发现，清醒犬冠状动脉狭窄后心电、血压、心率和体温均发生一定改变，其中心电图ST段较之正常对照组出现显著上升的情况(P < 0.05)，其余指标较之正常对照组均无显著差异(P > 0.05)；冠状动脉狭窄后，清醒状态下动物的血压、体温、心率均发生一定改变，但较之正常值未出现明显差异；较之清醒状态，麻醉后动物的血压出现不断上升的情况且心率明显加快(P < 0.05)；冠状动脉狭窄 60%后10 min内，清醒与麻醉状态动物心电图ST段出现明显上升的情况，10 min后缓慢下降，两种状态的变化趋势和幅度均基本一致，无明显差异。分析上述结果，与临床心肌缺血患者的症状基本一致。其他一些学者也通过研究报道^[35]，心肌缺血动物模型在经过麻醉之后，可表现出不同程度的体温下降及心率加快等情况，与此次实验结果基本一致。分析出现这一结果的原因，是因为在接受麻醉之后，在麻醉的初期，动物会出现反射性交感神经兴奋的情况，相应的心率水平等上升^[36-39]，且在接受麻醉之后，动物的新陈代谢出现减缓，因此导致体温等的下降^[40]。实验中，对处于不同状态下的动物均予以硝酸甘油治疗，在经过治疗之后，也呈现出与临床治疗基本一致的情况。实验结果显示，两组ST段变化情况呈现出明显的不同：麻醉组给药后6 min ST 段开始出现明显下降，10-15 min达到最低，作用维持到给药后20 min；清醒组给药后2 min ST 段即开始出现明显的下降，4-6 min达到最低，作用维持到给药后20 min。通过对结果的分析可以发现，在清醒状态下，对模型动物进行硝酸甘油治疗可以更快地发挥药效。分析出现这一结果的原因，是因为此次实验制备的清醒状态下的心肌缺血模型动物更符合临床患者的实际情况，与临床的拟合度更高。因此，可以更好地反映出疾病的临床表现，并更好地反映出药物治疗的作用和效果等。但是，此次实验中纳入的实验动物数量有限且实验中未对血压、心率和体温变化等指标的变化情况进行多点的动态连续数据检测，仅就造模前后的某一点进行检测。因此，此次研究也存在一定的局限性。关于进一步的研究结果与结论，还有待在今后予以进一步探讨。

综上所述，通过此次实验发现，麻醉状态下模型犬心率明显高于清醒状态，冠状动脉狭窄后麻醉、清醒状态下模型犬的心电图ST段均出现明显上升；经硝酸甘油治疗，清醒状态下的模型犬起效较快。清醒状态下的心肌缺血模型动物与临床的拟合度更高，可以最大限度减少麻醉等对实验结果产生的影响等，为临床治疗提供更多可靠的参考依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植；肝移植；移植；心脏移植；组织移植；皮肤移植；皮瓣移植；血管移植；器官移植；组织工程