解剖 M型超聲心動(dòng)圖對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植前后心臟結(jié)構(gòu)和功能的研究

張軍輝,李 媛,曹禮庭,張小明,董國(guó)禮,顧 鵬,劉興華,張 青

(醫(yī)學(xué)影像學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院超聲科,四川南充 637000)

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSCs)移植治療心肌梗死是近年國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在對(duì)心肌梗死病情嚴(yán)重程度及治療效果評(píng)價(jià)方面,超聲檢查有著重要的作用。解剖 M型超聲(anatomic M-mode echocardiography,AME)能全方位對(duì)心室壁的厚度及局部功能進(jìn)行測(cè)量,能客觀評(píng)價(jià)心肌梗死的范圍及部位。介入栓塞法是一種建立急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)動(dòng)物模型較穩(wěn)定的方法。目前,應(yīng)用AME觀察介入栓塞法豬 AMI并經(jīng)MSCs移植治療后心臟結(jié)構(gòu)及功能變化的研究報(bào)道較少。因此,本研究擬采用該方法建立豬 AMI模型,應(yīng)用 AME評(píng)價(jià)其結(jié)構(gòu)和功能變化,為臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備:貴州種小型豬 8只,雌雄不限,月齡8～12個(gè)月,體質(zhì)量 30～45 kg,平均(35.5±5.2)kg,由成都達(dá)碩生物科技有限公司提供。MSCs來源于川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫研究所細(xì)胞培養(yǎng)中心。

1.2 動(dòng)物模型與儀器

1.2.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的建立:小型豬術(shù)前禁食 12 h,禁水6 h。用氯胺酮 12mg/kg,安定 0.2mg/kg耳后肌肉注射使其麻醉。動(dòng)物安靜后,用 22 G留置針于耳緣處建立靜脈通道,配制氯胺酮 500 mg、安定20mg與 500ml生理鹽水混合液,經(jīng)靜脈滴注維持麻醉。用橈動(dòng)脈穿刺針穿刺右側(cè)股動(dòng)脈,置入 5F動(dòng)脈鞘,在導(dǎo)絲引導(dǎo)下,插入左冠狀導(dǎo)管超選行左冠狀動(dòng)脈造影,證實(shí)進(jìn)入左冠狀動(dòng)脈后插入 3F微導(dǎo)管,于左冠狀動(dòng)脈前降支/對(duì)角支遠(yuǎn)端造影并證實(shí),透視下緩慢推入 3條 10 mm長(zhǎng)的 4號(hào)藍(lán)色絲線線段。栓塞后心電圖示有心肌缺血或梗死改變(T波倒置、ST段抬高等)。回退微導(dǎo)管于左冠狀動(dòng)脈口進(jìn)行造影,證實(shí)前降支/對(duì)角支遠(yuǎn)端閉塞。術(shù)前2 d及術(shù)后用抗生素預(yù)防感染。術(shù)后 2周,經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈途徑移植 MSCs,操作步驟同 AMI建模過程,MSCs的注射部位為通過介入超選至栓塞冠脈的近端血管,移植的 MSCs數(shù)量約為 1×107個(gè)。

1.2.2 儀器設(shè)備:使用日本 Alokaα-10彩色多普勒超聲診斷儀,選用 UST-52105相控陣探頭,探頭頻率 1-5 MHz。GE Advantx-Lcv-Plus數(shù)字減影血管造影機(jī)檢查床。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法:所有動(dòng)物模型均行超聲心動(dòng)圖檢查,取仰臥位,稍偏向左側(cè),于右側(cè)心前區(qū)探查。分別記錄 AMI前、MSCs移植前后的心臟超聲圖像。按照美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)推薦的方法[1],將左心室室壁劃分為 16個(gè)節(jié)段(除外心尖帽)。獲取胸骨旁左心室短軸觀,在二維超聲圖像質(zhì)量滿意時(shí),啟動(dòng) AME模式,使用 1-3條取樣線,將取樣線通過二尖瓣瓣尖、乳頭肌水平短軸觀,即觀察前壁 -下壁、前間隔-后側(cè)壁、后間隔 -前側(cè)壁;取心尖水平短軸觀,觀察前壁-下壁、室間隔 -側(cè)壁,并使取樣線盡量位于這些節(jié)段的中部且垂直于心內(nèi)膜面,分別測(cè)量各節(jié)段室壁運(yùn)動(dòng)搏幅(amplitude,Am)。在胸骨旁左心室長(zhǎng)軸觀,于標(biāo)準(zhǔn)Ⅱa區(qū)測(cè)量左心室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end diastolic diameter,LVEDd)。取心尖四腔心觀,用單平面 Simpison法測(cè)量左心室射血分?jǐn)?shù) (left ventricular ejection fraction,LVEF)。AME判斷心肌梗死/缺血節(jié)段:根據(jù)造模前 Am的95%可信區(qū)間下限值判定室壁運(yùn)動(dòng)異常節(jié)段(心肌缺血/梗死節(jié)段)。本實(shí)驗(yàn)采用 Am≤6 mm即為陽性(圖 1A)。

2 結(jié) 果

成功制成 AMI模型小型豬 2頭。造模未成功 4頭,術(shù)后死亡 2頭。AME判斷建模前、MSCs移植前后室壁運(yùn)動(dòng)異常的節(jié)段數(shù)、左心室大小、心功能指標(biāo)的變化如下:AMI模型建立前室壁運(yùn)動(dòng)均正常,MSCs移植前因 AMI模型已建立,共出現(xiàn) 5個(gè)節(jié)段室壁運(yùn)動(dòng)異常,MSCs移植后 1例室壁運(yùn)動(dòng)異常節(jié)段數(shù)明顯減少,1例未明顯探及運(yùn)動(dòng)異常節(jié)段 (圖1B);2例均表現(xiàn)為 LVEDd有正常 -增大 -減小趨勢(shì);LVEF為正常 -減低 -增加趨勢(shì)。見表 1。

表1 AME對(duì)豬 AMI前及 MSCs移植前后觀察結(jié)果

3 討 論

AME彌補(bǔ)了傳統(tǒng) M型超聲的缺陷,取樣線可以在 2DE圖像區(qū)域內(nèi)任意旋轉(zhuǎn)和平移,可以對(duì)所有部位和運(yùn)動(dòng)方向的心血管結(jié)構(gòu)進(jìn)行 M型成像[2,3],其優(yōu)點(diǎn)是可通過測(cè)量室壁厚度及 Am,較好地反映AMI的部位和心臟收縮功能[4]。

MSCs是存在骨髓腔的一種具有多向分化潛能的干細(xì)胞,可以向心肌細(xì)胞、造血干細(xì)胞支持遞質(zhì)及血管內(nèi)皮細(xì)胞等轉(zhuǎn)化。MSCs移植可能通過改善心肌、基質(zhì)、血管重構(gòu)等多種途徑共同起作用。

目前建立 AMI模型的動(dòng)物常見的有兔、大鼠、豚鼠、豬、犬等。小型豬冠狀動(dòng)脈循環(huán)系統(tǒng)在解剖學(xué)、血流動(dòng)力學(xué)方面與人類相似,是研究人類心血管疾病的最佳動(dòng)物模型[5]。AMI模型制備的方法常用的是結(jié)扎法和介入法。前者需開胸結(jié)扎冠狀動(dòng)脈,對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物創(chuàng)傷大,長(zhǎng)期存活概率低。后者創(chuàng)傷較小,包括球囊堵塞法和栓塞法,球囊堵塞法耗時(shí)較長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)步驟較繁雜[6],梗塞欠恒定;栓塞法造模步驟較簡(jiǎn)便,梗死較穩(wěn)定。但本研究實(shí)驗(yàn)條件要求仍相對(duì)較高、技術(shù)較復(fù)雜,故僅成功了 2例。

本研究應(yīng)用 AME對(duì)小型豬造模前及 MSCs移植前后左心室長(zhǎng)短軸各心肌節(jié)段觀測(cè)的結(jié)果表明:MSCs移植后較移植前室壁運(yùn)動(dòng)異常節(jié)明顯減少,LVEDd有正常-增大-減小趨勢(shì);左心室收縮功能表現(xiàn)為正常 -減低 -增加趨勢(shì)。本研究說明 AMI后MSCs移植是有效的,這與國(guó)內(nèi)一些學(xué)者報(bào)道類似[7]。移植后新生的細(xì)胞維持了受損心肌的相對(duì)完整性,限制了心室特別是梗死區(qū)膨展,抑制了心臟重構(gòu);移植細(xì)胞增加了心臟的順應(yīng)性和彈性,使心室壁富有彈性從而限制了梗死區(qū)擴(kuò)大與心室整體擴(kuò)張[8]。MSCs移植治療 AMI,移植細(xì)胞可在心肌微環(huán)境內(nèi)存活,并可分化為心肌樣細(xì)胞,促進(jìn)新生血管生成,使梗死的心肌組織收縮舒張運(yùn)動(dòng)功能得到修復(fù),顯著提高 AMI后左心室整體功能?？傊?AME能全方位的檢測(cè)左心室各節(jié)段運(yùn)動(dòng)情況,可以較好地評(píng)價(jià) AMI的部位及 MSCs移植前后左心室的結(jié)構(gòu)與功能。

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