冠脈旁路移植手術(shù)橋血管模型

祝巖，王輝山，李新民，汪曾煒，王麗慧

（沈陽軍區(qū)總醫(yī)院全軍心血管病研究所心外科，沈陽 110016）

冠狀動脈旁路移植手術(shù)（coronary artery bypass grafting，CABG）中選擇動脈作為橋血管可以明顯提高術(shù)后近、遠(yuǎn)期手術(shù)通暢率，有利于術(shù)后臨床癥狀的改善。但動脈橋血管容易痙攣的特性嚴(yán)重影響手術(shù)的預(yù)期效果和患者術(shù)后生存質(zhì)量。在體研究橋血管痙攣性的防止與治療既不符合倫理學(xué)要求，又容易受到體內(nèi)多種因素的影響。我們嘗試建立兔頸動脈的橋血管模型，期望在此模型的基礎(chǔ)上研究橋血管在各種藥物及影響因素作用下的收縮和舒張反應(yīng)等各項生理功能與血流動力學(xué)反應(yīng)，為動脈血管壁痙攣性的實驗研究建立平臺。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

健康家兔10只，12個月齡左右，體質(zhì)量3.0～3.5 kg，由沈陽軍區(qū)總醫(yī)院動物實驗科提供。全部選擇雄性，以消除雌激素對移植血管內(nèi)膜功能的影響。

1.2 血管準(zhǔn)備

家兔用速麻安肌肉注射（10 mL/kg）麻醉固定，頸部與股部備皮、消毒術(shù)野。肝素化（靜脈注射肝素鈉1 mg/kg）后，取右側(cè)股部縱切口，游離并獲取一段右側(cè)股動脈，長度約1～1.5 cm。選取的血管段位置盡量靠近股動脈的遠(yuǎn)端，同時注意避免損傷血管內(nèi)膜。血管取出后立即在室溫（25℃）下用沖洗液（含硝酸甘油30 mmol/L，維拉帕米30 mmol/L）沖洗防止痙攣。然后放置于Krebs-Ringer血管保存緩沖液（K-R′s液）中平衡，緩沖液成分（單位：mmol/L）為：NaCl 118，KCl 4.9，CaCl22.5，MgSO41.2，NaHCO325，KH2PO31.2，葡萄糖5.5，EDTA 0.03。持續(xù)充入95%O2和5%CO2。血氣分析測定氧分壓為200 mmHg，CO2分壓為 40 mmHg，調(diào)整至 pH 7.4～7.5，準(zhǔn)備建立橋血管模型。

1.3 建立家兔自體頸動脈旁路移植模型

上文中取股動脈的同體兔，取頸部正中切口，切開皮膚及皮下結(jié)締組織，長約5 cm，目標(biāo)血管默認(rèn)為右側(cè)頸動脈。首先在胸骨乳突肌內(nèi)側(cè)緣，分離胸骨舌骨肌與胸骨甲狀肌之間的結(jié)締組織，在其深部找到頸動脈，沿著神經(jīng)和血管的行走方向，將頸動脈與周圍的結(jié)締組織、神經(jīng)和靜脈血管銳性加鈍性分離。此處動脈一般無分支，如發(fā)現(xiàn)有分支要注意結(jié)扎。游離出頸動脈后，動脈兩端分別用無創(chuàng)動脈夾夾閉防止失血，在兩動脈夾之間切除一段血管。獲取的血管長度約1～1.5 cm，基本與取下的股動脈長度相一致。適當(dāng)沖洗后吻合于自體股動脈缺損處，以避免下肢缺血壞死，而后閉合股部切口。將剛才獲取并浸泡在K-R′s液中穩(wěn)定的股動脈血管用9-0 Prolene線與頸動脈缺損段端端吻合。每側(cè)平均吻合8～11針。最后排氣，開放動脈夾，恢復(fù)血供。肉眼觀察證實橋血管穩(wěn)定、通暢。將橋血管適當(dāng)固定，避免扭曲及與周圍組織黏連，給后續(xù)取材時帶來麻煩。完善止血，逐層縫合頸部切口。每只兔僅進(jìn)行一側(cè)自體血管的移植。實驗動物麻醉蘇醒后送動物實驗中心飼養(yǎng)。肌肉注射青霉素預(yù)防感染，連續(xù)3 d。食物中加入阿斯匹林及抗痙攣藥物等。

1.4 檢測指標(biāo)

術(shù)后動物飼養(yǎng)3周，麻醉狀態(tài)下分離并獲取頸部移植的股動脈血管段和左側(cè)的頸動脈。適當(dāng)沖洗后小心切割成數(shù)個寬度約為3 mm的血管環(huán)，操作時注意保護(hù)血管內(nèi)膜。切好的血管環(huán)分成2組，一組放置在ORGAN-BATH水浴槽上，用于鑒定血管內(nèi)皮完整性、內(nèi)皮功能，以及內(nèi)皮依賴的血管收縮能力等，同時利用ORGAN-BATH水浴槽進(jìn)行頸動脈與股動脈血管的收縮相似性對比實驗。另一組血管環(huán)浸泡在4%多聚甲醛溶液中固定，石蠟包埋后切片，HE染色，進(jìn)行病理形態(tài)學(xué)觀測。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

實驗數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)性檢驗為服從正態(tài)分布，方差齊性。組間進(jìn)行t檢驗（SPSS 14.0版）。P＆lt;0.05為顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 大體觀察

所有家兔無死亡。手術(shù)創(chuàng)面僅見輕微炎癥反應(yīng)；移植血管與周圍組織未見嚴(yán)重的黏連。移植的股動脈血管全部保持通暢，血管外徑增粗，管腔擴張，與原頸動脈相當(dāng)。

2.2 組織病理學(xué)變化

鏡下顯示移植的股動脈血管壁厚度與原頸動脈類似，但細(xì)胞核密度稍低。提示股動脈增厚是由于血管壁細(xì)胞（主要是中層平滑肌層）適應(yīng)性肥大的結(jié)果，血管壁彈性纖維明顯增多、增粗（圖1）。

2.3 移植股動脈苯腎上腺素濃度-靜息張力收縮曲線

向組織浴槽中加入不同終濃度的苯腎上腺素，可以觀察到隨著濃度的增加，血管環(huán)產(chǎn)生的靜息張力不斷加大，提示等長收縮產(chǎn)生的靜息張力與苯腎上腺素濃度呈正相關(guān)。同時也可以證實血管環(huán)內(nèi)膜完整，血管壁內(nèi)膜性收縮功能完好。以水浴槽中苯腎上腺素終濃度負(fù)對數(shù)（-lg M）的整倍數(shù)逐漸加大藥物劑量，直至血管環(huán)等長收縮程度不再增加。同時記錄此過程中血管環(huán)的藥物濃度-靜息張力曲線（圖2）?？芍?dāng)苯腎上腺素濃度達(dá)到1 mmol/L時，血管環(huán)產(chǎn)生完全收縮。將水槽中苯腎上腺素沖洗干凈，血管環(huán)在沒有任何刺激因素存在的情況下可以逐漸舒張至最初長度（初始靜息張力）（圖2）。將不同濃度苯腎上腺素作用下頸動脈與移植股動脈靜息張力的大小與靜息張力對比可知，在同一濃度苯腎上腺素作用下，2種血管收縮靜息張力的絕對值大小略有不同（P＆lt;0.05），但2種血管收縮率及總體張力曲線變化趨勢類似，提示二者具有相似的血管收縮性（圖3）。

圖1 正常頸動脈與移植后股動脈組織HE染色 ×20Fig.1 HE stain of normal femoral artery and the one after femoralartery transplantation ×20

圖2 股動脈在不同濃度下苯腎上腺素-靜息張力收縮曲線Fig.2 Resting tension constriction curve of the femoral artery underdifferent concentration of adrianol

圖3 頸動脈與移植股動脈血管收縮相似性比較Fig.3 Comparison of constriction similarity between carotid arterieswith the femoral artery after transplantation

3 討論

冠心病是目前臨床上的常見病、多發(fā)病。CABG已經(jīng)成為心外科的常規(guī)手術(shù)，但是隨著對手術(shù)后隨訪、療效分析等研究的不斷深入，橋血管的選擇普遍被認(rèn)為對手術(shù)后效果，以及遠(yuǎn)、近期血管腔通暢率有很大影響［1］。目前對橋血管的選擇越來越傾向于全動脈化，特別是對于預(yù)期壽命較長的患者［2］。但是動脈血管在手術(shù)獲取、吻合操作、術(shù)后應(yīng)用的血管活性藥物等因素刺激下以及患者日常生活的維護(hù)中易于痙攣，導(dǎo)致管腔變窄甚至閉塞，影響手術(shù)后效果［3，4］。因而防治動脈血管痙攣，保持橋血管的通暢成為當(dāng)前臨床科研工作中一項重要內(nèi)容。

在體內(nèi)，血管組織處于復(fù)雜多變的內(nèi)環(huán)境中，容易受到來自神經(jīng)、體液、內(nèi)分泌因子、甚至各種藥物等多方面的作用和影響。在體研究血管組織收縮痙攣的病因、機理和防治措施，容易受到上述等多方面的影響。可比較性差，難以分析、判斷單一因素或者幾項預(yù)期實驗因素對血管壁的影響。在體實驗研究人體血管功能也不符合醫(yī)學(xué)倫理的要求。因而有必要建立CABG的橋血管模型作為改善動脈橋血管痙攣特性的實驗平臺。

有研究證實哺乳動物的動脈血管從組織結(jié)構(gòu)上可以分為3類。其中頸動脈、乳內(nèi)動脈和冠狀動脈等都屬于Ⅰ類血管，而橈動脈、胃網(wǎng)膜右動脈等在血管分類上與股動脈遠(yuǎn)端同屬于Ⅱ類血管［5］。Ⅱ類血管是肌性血管，特點為血管壁中層平滑肌細(xì)胞密度高，分為數(shù)層，緊密連接在一起。管壁上α1-腎上腺素受體分布廣、密度高，β受體分布較少［6］。NO表達(dá)與含量相對較低，因而更容易產(chǎn)生痙攣收縮［7］。此外，作為橋血管，游離的股動脈失去了神經(jīng)支配，去神經(jīng)化使動脈血管壁對類兒茶酚類的刺激更加敏感，產(chǎn)生的痙攣也更加強烈并且難于恢復(fù)［8］。我們在實驗中用一小段股動脈替代頸動脈，使Ⅱ類血管處于Ⅰ類血管的壓力和周圍環(huán)境之中，充分模擬體內(nèi)血流、壓力、旁分泌的炎性介質(zhì)等內(nèi)環(huán)境對橋血管的影響。實驗中動物飼養(yǎng)3周后獲取標(biāo)本，大體觀察證實股動脈已有適應(yīng)性改變，如血管外徑增粗、管腔擴張。顯微鏡下可以看到移植后的股動脈與頸動脈有相似的大體結(jié)構(gòu)，但細(xì)胞核密度稍低，提示血管壁增厚為適應(yīng)性肥大的結(jié)果，中膜彈性纖維明顯增多增粗，而平滑肌層則更為致密。

實驗中我們利用組織浴槽模仿體內(nèi)內(nèi)環(huán)境單一因素改變對血管舒縮狀態(tài)的影響。在促進(jìn)血管痙攣藥物的選擇上，鑒于生理狀態(tài)下“受體介導(dǎo)”是橋血管產(chǎn)生痙攣的主要原因，我們在實驗中選用的藥物是苯腎上腺素。其調(diào)節(jié)血管收縮的作用靶點即為血管壁上的α1受體，通過擬交感作用調(diào)節(jié)血管壁收縮。α1受體具有劑量依賴性，我們觀察到水浴槽中血管環(huán)產(chǎn)生的靜息張力與苯腎上腺素的負(fù)對數(shù)濃度（-lg mol/L）呈正相關(guān)。以整倍數(shù)逐漸加大腎上腺素藥物的濃度，可知當(dāng)苯腎上腺素濃度達(dá)到1 mmol/L（10-3mol/L）時血管環(huán)產(chǎn)生完全收縮（圖2）。據(jù)此我們繪制了橋血管的苯腎上腺素濃度—靜息張力收縮曲線。并與頸動脈的收縮曲線相比較。分別在各整數(shù)濃度時測得兩種血管的收縮程度（靜息張力的大?。弥鳛闃蜓艿囊浦补蓜用}血管與頸動脈具有一定的收縮相似性（圖3），證實橋血管替代實驗的可行性。

基于以上實驗結(jié)果及討論，我們認(rèn)為在本實驗中建立CABG橋血管動物模型，符合臨床CABG手術(shù)中血管級別的匹配以及橋血管內(nèi)血液流體力學(xué)要求，2種血管收縮功能具有一定的相似性。該模型對橋血管內(nèi)皮損傷小，發(fā)生血栓概率低，重復(fù)性和可行性都比較好。可以作為動物模型進(jìn)行如何防治CABG橋血管痙攣的進(jìn)一步研究。

在觀察比較2種血管收縮相似性時我們發(fā)現(xiàn)（圖3），移植股動脈與頸動脈的血管壁收縮曲線總體一致，但在較低濃度苯腎上腺素時，股動脈的靜息張力與頸動脈相比較稍弱，而在較高濃度時股動脈血管壁收縮明顯增強，略高于頸動脈血管壁的靜息張力。我們認(rèn)為這可能是因為股動脈上α1受體對低濃度苯腎上腺素不敏感，而較高濃度苯腎上腺素卻可以激活更多的α1受體，提示血管痙攣和（或）收縮活動在一定程度上可能是受正反饋調(diào)解，其臨床意義可能是具有某種保護(hù)作用。關(guān)于這點我們將在今后的工作中繼續(xù)研究探討。

［1］Tranbaugh RF，Dimitrova KR，F(xiàn)riedmann P，et al.Coronary artery bypass grafting using the radial artery：clinical outcomes，patency，andneedforreintervention［J］.Circulation，2012，126：（11Suppl）S170-S175.

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