體外沖擊波對犬心臟損傷作用的實驗研究

張小勇 徐衛(wèi)平 邱漢嬰

在體外沖擊波碎石術(shù)中，盡管心臟并非ESW的靶器官，但也可出現(xiàn)心律失常以及低血壓、休克及心輸出量下降等心臟受損表現(xiàn)［1，2］。生產(chǎn)中爆破及戰(zhàn)爭時，人也可以受到ESW的損傷，而ESW直接沖擊犬心臟后，心肌是否有損傷以及何種損傷，目前報道不多。本文從時血清心肌酶、光學(xué)及電子顯微鏡下結(jié)構(gòu)幾個方面來觀察ESW對心肌的損傷作用。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器與試劑 750XRC型全自動生化分析儀(Ektachem公司生產(chǎn))，LD25-2型離心機(北京醫(yī)用離心機廠生產(chǎn))。BH-2型光學(xué)顯微鏡(o1ympus公司生產(chǎn))及病理檢查其他儀器:TS-12F型生物組織自動脫水機(湖北省醫(yī)療儀器廠生產(chǎn))和 SRM-1型切片機(SARURA公司生產(chǎn))。H-300型電子顯微鏡和LKB-5型切片機(均為日本日立公司生產(chǎn))。TJ ESWL-Ill型體外沖擊波碎石機(上海交通大學(xué)生產(chǎn))。

1.1.2 試劑 10%甲醛溶液，HE染色劑;2．5%戊M醛固定液、2%餓酸后固定液、15%、50%、70%、80%、90%、100%乙醇，丙酮，正戊酯，二甲苯，70% 醋酸鈉 NaZSO4、PDAP包埋劑。

1.2 動物模型的制備 雜種犬8條，雌雄不拘，體重(13.8±2.1)kg，3%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉(30 mg/kg)，保持自主呼吸。將雜種犬固定于體外沖擊波碎石機的平板床上，犬的前胸壁緊貼水囊，以免ESW遇空氣而減弱。采用Seldinge穿刺法分別穿刺右側(cè)股靜脈，送入6F Cordis 4極電極導(dǎo)管，根據(jù)X線透視和遠側(cè)電極對(1、2極)所記錄到的心腔內(nèi)電圖的波形將電極導(dǎo)管頭端(1極)置于右室心尖部，以電極導(dǎo)管頭端處的心肌作為ESW沖擊犬心臟時的靶點。體外沖擊波碎石機發(fā)放沖擊波時的工作條件為:工作電壓:10KV，沖擊方式:自動連續(xù)(非R波同步)發(fā)放沖擊波，沖擊頻率40次/min，沖擊總數(shù)為2000次/犬。

1.3 血液標(biāo)本的收集和血心肌酶學(xué)檢測 ESW沖擊犬心臟前及沖擊尤心臟后即刻(0 h)、4 h及8 h共采靜脈血4次，每次2 ml，不抗凝，3000轉(zhuǎn)/min離心 5 min，取上層血清，全自動生化分析儀檢測血清心肌酶水平。心肌酶學(xué)檢測用干化學(xué)法測定，共檢測肌酸磷酸激酶(CK)及其同工酶(CK-MB)、乳酸脫氫酶(LDH)和谷一草轉(zhuǎn)氨酶(AST)四種血清心肌酶水平的變化。

1.4 光學(xué)顯微鏡病理檢查制樣 采取ESW沖擊犬心臟后8 h的靜脈血樣后，開胸，取出電鏡檢查所需標(biāo)本后立即取出犬心臟，浸泡在10%的甲醛溶液中固定。心肌標(biāo)本取于右室心尖部(靶點區(qū))、室間隔上部(靶點周圍區(qū))、右心房和左心室(遠離靶點區(qū))。標(biāo)本經(jīng)脫水、浸臘、包埋、切片(厚3urn)、HE染色一系列處理后，制成病理切片在光學(xué)顯微鏡下檢查。

1.5 電子顯微鏡檢查制樣 采取ESW沖擊犬心臟后8 h的血樣后，開胸，活體下取出少許心肌組織(取樣部位同上)，立即放入2.5%戊二醛溶液中，并在1 min內(nèi)將其切成1 cm×1 cm大小的小塊，然后放入盛有2.5%戊M醛溶液的瓶內(nèi)固定24 h。經(jīng)后固定，塊染、系列脫水和滲透，包埋和聚合后切成50 μm的超薄片，鉛鈾雙染色后，在透視電鏡下觀察并攝片。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法 記 錄各組ESW沖擊犬心臟前、后四種血清心肌酶測定值，實驗結(jié)果以(±s)表示。數(shù)據(jù)處理采用配對t檢驗。形態(tài)學(xué)檢查采用靶點區(qū)心肌與非靶點得心肌對照觀察。

2 結(jié)果

2.1 血清心肌酶學(xué)的改變 實驗結(jié)果表明(見附表):在ESW沖擊犬心臟后即刻，四種血清心肌酶水平均有明顯升高(P＜0.01);4 h及8 h后，CK及CK-MB仍繼續(xù)升高(P＜0.01);AST雖繼續(xù)升高，但與沖擊心臟后即刻比較，其差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05);LDH于ESW沖擊犬心臟后即刻已達到高峰，以后逐漸下降。

表1 ESW對血清心肌酶的影響(x ± s ，u/L)

2 心肌組織形態(tài)學(xué)的改變

2.1 大體改變 8個犬心臟中右心室的心內(nèi)、外膜均可見大小不等的瘀血斑，直徑0.2～1.5 cm不等，邊緣模糊、不規(guī)則。瘀血斑分布有以下特征:心內(nèi)膜較心外膜瘀血斑明顯多;左心側(cè)少見，僅有一例左室前壁內(nèi)膜面可見一0.7 cm×1.0 cm大小的瘀血斑，其余大心臟左房、左室心內(nèi)外膜均未見異常;瘀血斑主要集中在右室心尖部，右室流入道、流出道及右房少見瘀血斑，即瘀血斑集中在ESW的靶點區(qū)及其鄰近。

2．2 光學(xué)顯微鏡下的病理變化(圖1) 靶點區(qū)心肌在光學(xué)顯微鏡下可見以下病理變化:(1)心內(nèi)膜下及心肌出血．呈局灶性，細胞間隙內(nèi)有大量紅細胞，白細胞少見;出血以心內(nèi)膜及心外膜下多見，淺層心肌較少并伴細胞間增大，中層心肌少見。(2)心肌細胞變形、壞死。病變細胞呈散在的點狀或局灶性分布;病變細胞胞漿染色加深，橫紋肌結(jié)構(gòu)模糊不清，極少數(shù)病變細胞所有結(jié)構(gòu)消失，整個細胞呈均一紅染。遠離靶點區(qū)心肌未見異常。

圖1 心內(nèi)膜下及淺層心肌可見出血，左上箭頭所指細胞染色加深，肌纖維結(jié)構(gòu)模糊不清

2.3 電子顯微鏡下超微結(jié)構(gòu)的改變路(圖2) 靶點區(qū)心肌在電于顯微鏡下可見以下病理變化:病變細胞胞膜完整、規(guī)則，細胞間潤盤結(jié)構(gòu)正常;部分肌小節(jié)結(jié)構(gòu)破壞，其中有部分肌絲斷裂、甚至溶解消失;線粒體腫脹，蠟變形，不規(guī)則，排列紊亂;細胞胞核膜，染色質(zhì)邊聚、濃縮。遠離靶點區(qū)心肌未見異常。

圖2 電子顯微鏡下超微結(jié)構(gòu)的改變

3 討論

LDH、AST、CK不僅存在于心肌細胞，骨骼肌及肝臟等組織細胞也存在，而酶CK-MB是心肌的特異性酶。Lcksowskir的研究發(fā)現(xiàn)，沖擊波沖擊兔心臟后LDH、HBDH、CK及CKMR 4種血清心肌酶水平均升高，心肌形態(tài)學(xué)檢查示心肌孤立性點狀壞死［3］。與本實驗結(jié)果:ESW沖擊大心臟境LDH、AST、CK及CK-MB四種血清心肌酶水平均升高(均為P＜0.01)。光鏡下可見心肌出血，細胞間隙增大，細胞間隙中有少許紅細胞;少量散在的心肌細胞染色加深，橫紋肌結(jié)構(gòu)模糊，極少數(shù)心肌細胞肌纖維結(jié)構(gòu)消失，整個細胞呈均一紅染。電鏡下可見肌絲溶解消失、線粒體變形相符合。目前認(rèn)為ESW可以通過以下機制損傷組織細胞:①物理學(xué)作用［4］。沖擊波產(chǎn)生強大的壓力、應(yīng)切力和熱量，引起組織細胞結(jié)構(gòu)的挫傷和灼傷;②空化效應(yīng)介導(dǎo)機制［1］。沖擊波釋放后，沿著電極的橢圓體軸產(chǎn)生氣泡，在細胞內(nèi)形成空泡而使細胞變形壞死;③氧自內(nèi)基的損傷作用［5］。ESW產(chǎn)生的巨大壓力和局部高溫引起水分子的化學(xué)變化，產(chǎn)生H2O2和多種氧的自由基;④細胞內(nèi)鈣超載［1］。沖擊波損傷組織細胞，細胞膜通透性增加。細胞外鈣進入細胞內(nèi)。細胞內(nèi)鈣超載引起一系列損傷反應(yīng)。最終導(dǎo)致細胞變形壞死;而鈣拮抗劑異搏定能改善ESW引起的腎血流動力學(xué)紊亂，減輕血尿和蛋白尿，降低血清酶的濃度，進一步表明細胞內(nèi)鈣超載參與對細胞的損傷作用［6］。

本實驗心肌病理變化有以下特征:出血在心內(nèi)、外膜下多見，量也稍多，心肌層少見且程度輕，即使位于ESW靶點區(qū)的心肌，光鏡下其絕大多數(shù)心肌細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)正常，只有少數(shù)散在的或局灶性的心肌細胞變形壞死?？赡茉蚴?心內(nèi)膜與血液之間、心外膜與心包液之間存在密度差，ESW在兩者的界面產(chǎn)牛折射和反射，形成壓力和張力，因而心內(nèi)、外膜下出現(xiàn)瘀斑多見。而心肌位于心壁中層。密度較均，ESW產(chǎn)生折射和反射少，對心肌細胞產(chǎn)生的張力和壓力也就相對小，故對心肌細胞的損傷程度輕。

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