高頻超聲心動圖在心力衰竭模型小鼠早期心功能降低診斷中的價值

李 珺 鄭云慧 馬淑梅 楊建華

(青海大學附屬醫(yī)院超聲科，青海 西寧 810001)

阿霉素(ADM)又稱多柔比星，是臨床上常用的一種細胞毒性抗腫瘤藥物，抗瘤譜較廣，對多種腫瘤均有作用，常用于急性白血病(淋巴細胞性和粒細胞性)、惡性淋巴瘤及乳腺癌等的治療。ADM的主要副作用之一是心臟毒性，嚴重時可致心力衰竭〔1〕。高頻超聲心動圖因其具有較高的分辨率，在觀察胚胎發(fā)育、腫瘤浸潤等基礎研究中發(fā)揮了重要作用〔2〕。本研究通過小鼠腹腔注射ADM制造心力衰竭模型，應用高頻超聲心動圖對小鼠不同時間段心功能損害情況進行動態(tài)監(jiān)測，并與血清腦鈉肽(BNP)水平進行比較，旨在評價高頻超聲心動圖對心力衰竭小鼠心功能降低的診斷價值，并探討ADM引起心功能損傷的早期監(jiān)測指標。

1 材料與方法

1.1實驗動物 選取40只清潔級雄性ICR小鼠，體重20～25 g，按標準飼養(yǎng)方法飼養(yǎng)。將40只雄性ICR小鼠隨機分為對照組與實驗組，每組20只，實驗組接受ADM腹腔注射，200 μl/次，1次/w，共5 w；對照組接受生理鹽水腹腔注射，200 μl/次，1次/w，共5 w。心力衰竭模型制造成功標準：小鼠出現(xiàn)活動減少、精神萎靡、體重降低等心力衰竭癥狀，且超聲心動圖顯示實驗組小鼠左室射血分數(shù)(LVEF)較對照組降低30%及以上。

1.2實驗儀器及試劑 飛利浦iU Elite型高頻彩色超聲診斷系統(tǒng)，探頭型號C10-3v，頻率30 MHz。ADM購自輝瑞制藥有限公司。小鼠血BNP ELISA檢測試劑盒購自杭州浙大迪迅生物基因工程有限公司。

1.3研究方法 每天觀察并記錄小鼠狀態(tài)，每周眼眶后靜脈采血測定血BNP濃度。每周對小鼠進行高頻超聲心動圖檢查，小鼠麻醉后，將探頭置于小鼠左側胸部，探頭切跡朝向小鼠頭部，觀察小鼠心臟運動情況，啟動分析測試系統(tǒng)，記錄小鼠心肌運動各個參數(shù)，LVEF、左室短軸縮短率(LVFS)、左室收縮末期內徑(LVESD)、左室舒張末期內徑(LVEDD)、左室后壁收縮末期厚度(LVPWs)、左室后壁舒張末期厚度(LVPWd)、室間隔收縮末期厚度(IVSs)、室間隔舒張末期厚度(IVSd)。于橫切面上測量二尖瓣血流速度，計算E/A及 E峰減速時間(EDT)。

1.4統(tǒng)計學方法 應用SPSS18.0軟件，計量資料采用t檢驗，采用Pearson 相關性分析。

2 結 果

2.1兩組小鼠造模前后體重、心率、BNP水平比較 兩組小鼠造模前體重、心率及BNP水平差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。連續(xù)注射ADM 5 w造模成功后，第6周兩組小鼠體重均高于造模前，實驗組小鼠造模后體重低于對照組，心率及BNP水平均高于對照組(P<0.05)。見表1。

2.2兩組小鼠造模前后高頻超聲心動圖基本參數(shù)比較 連續(xù)注射ADM 5 w造模成功后，第6周實驗組小鼠LVEF、LVFS、LVPWd、IVSd、E/A均低于造模前及對照組小鼠，LVESD、LVEDD、EDT均高于造模前及對照組小鼠(P<0.05)。心力衰竭小鼠主要表現(xiàn)為LVEF、LVFS降低，LVPWd、IVSd變薄，E/A值降低，LVESD、LVEDD值增大，EDT延長。見表2。

表1 兩組小鼠造模前后體重、心率、BNP水平比較

與造模前相比：1)P<0.05，與對照組相比：2)P<0.05，表2同

表2 兩組小鼠造模前后高頻超聲心動圖基本參數(shù)比較

2.3不同時間點實驗組小鼠高頻超聲心動圖基本參數(shù)比較 與造模前相比，實驗組小鼠第3周E/A值已經(jīng)出現(xiàn)明顯下降，EDT值已出現(xiàn)明顯上升，說明小鼠的心臟舒張功能已經(jīng)開始出現(xiàn)損傷，而反映心臟收縮功能的指標LVEF與LVFS水平在第4周才開始出現(xiàn)有統(tǒng)計學意義的降低。第2周BNP水平已經(jīng)出現(xiàn)有統(tǒng)計學意義的升高，且BNP水平與LVEF、LVFS、E/A呈線性負相關(r=-0.854，P<0.05；r=-0.776，P<0.05；r=-0.763，P<0.05)，與EDT呈線性正相關(r=0.604，P<0.05)。見表3。

表3 不同時間點實驗組小鼠高頻超聲心動圖基本參數(shù)及BNP水平比較

與造模前相比：1)P<0.05

3 討 論

ADM心臟毒性的發(fā)病機制尚未完全研究清楚。研究發(fā)現(xiàn)，ADM可以結合到心肌細胞表達的拓撲異構酶(TOP)2b，造成心肌細胞的損傷，另外ADM可增加機體的活性氧(ROS)含量，較高水平的ROS可造成心肌細胞的氧化應激損傷〔3，4〕。研究發(fā)現(xiàn)，ADM可產(chǎn)生與劑量相關的充血性心力衰竭及擴張性心肌病〔5〕。近年來多名學者致力于研究從藥量控制、療程調整、基因治療等多個方面來降低ADM的心臟毒性〔6，7〕。高頻超聲心動圖作為一種高分辨率的無創(chuàng)性檢查手段，廣泛應用于各種動物實驗的心臟功能評價，研究發(fā)現(xiàn)，其對早期心功能損傷有較好的診斷價值〔8〕。

有報道稱，ADM對小鼠的心臟毒性作用與人類最為相似，但因小鼠心臟體積太小且小鼠心跳較快，無法通過常規(guī)超聲心動圖來檢測心臟功能，而高頻超聲心動圖能夠清晰顯示麻醉后小鼠的心尖四腔及左心室長軸，并可通過M型曲線獲得各種參數(shù)，具有較高的準確性〔9〕。對于ADM造成的心臟損傷，其藥物治療效果常不令人滿意，預后不良，因此早期監(jiān)測ADM造成的心肌損傷以便及早采取干預措施意義重大。

本研究結果說明高頻超聲心動圖在鑒別心力衰竭小鼠及正常小鼠方面具有較高的診斷價值。與造模前相比，實驗組小鼠第3周E/A值已出現(xiàn)明顯下降，EDT值已出現(xiàn)明顯上升，說明小鼠的心臟舒張功能已經(jīng)開始出現(xiàn)損傷，而反映心臟收縮功能的指標LVEF與LVFS水平在第4周才開始出現(xiàn)有統(tǒng)計學意義的降低。有學者對使用ADM進行治療的乳腺癌患者心功能檢測發(fā)現(xiàn)，心室收縮功能尚在正常范圍內時，反映舒張功能的各項參數(shù)已經(jīng)出現(xiàn)明顯改變〔10〕，與本研究結果較為一致。因此認為，E/A及EDT等反映心室舒張功能的指標在早期評估阿霉素心肌損傷方面較反映心室收縮功能的LVEF及LVFS更有價值。

BNP由心肌細胞合成的具有生物學活性的天然激素，主要在心室表達，當心功能受損時，由于心肌擴張而快速合成釋放入血，BNP在心肌損傷早期、癥狀出現(xiàn)之前便有不同程度的升高，是早期診斷心力衰竭的良好指標〔11，12〕。本研究進一步印證了高頻超聲心動圖對小鼠心功能損傷的診斷價值。

1Montgomery MD,Chan T,Swigart PM,etal.An Alpha-1A adrenergic receptor agonist prevents acute doxorubicin cardiomyopathy in male mice〔J〕.PLoS One,2017;12(1):e0168409.

2張書杰.高頻超聲心動圖評價阿霉素造模擴張型心肌病及心力衰竭大鼠心功能改變的實驗研究〔D〕.合肥：安徽醫(yī)科大學，2012.

3Vandenwijngaert S,Swinnen M,Walravens AS,etal.Decreased soluble guanylate cyclase contributes to cardiac dysfunction induced by chronic doxorubicin treatment in mice〔J〕.Antioxid Redox Signal,2017;26(4):153-64.

4Sugiyama K,Sasano T,Kurokawa J,etal.Oxidative stress induced ventricular arrhythmia and impairment of cardiac function in nos1ap deleted mice〔J〕.Int Heart J,2016;57(3):341-9.

5Mulvihill EE,Varin EM,Ussher JR,etal.Inhibition of dipeptidyl peptidase-4 impairs ventricular function and promotes cardiac fibrosis in high fat-fed diabetic mice〔J〕.Diabetes,2016;65(3):742-54.

6Chen YL,Chung SY,Chai HT,etal.Early administration of carvedilol protected against doxorubicin-induced cardiomyopathy〔J〕.J Pharmacol Exp Ther,2015;355(3):516-27.

7Deng J,Coy D,Zhang W,etal.Elevated glutathione is not sufficient to protect against doxorubicin-induced nuclear damage in heart in multidrug resistance-associated protein 1(Mrp1/Abcc1)null mice〔J〕.J Pharmacol Exp Ther,2015;355(2):272-9.

8戚艷超，徐 明.心肌細胞超微結構改變與心力衰竭〔J〕.中國醫(yī)學前沿雜志(電子版)，2013;5(4)：27-30.

9Jenkins GR,Lee T,Moland CL,etal.Sex-related differential susceptibility to doxorubicin-induced cardiotoxicity in B6C3F 1 mice〔J〕.Toxicol Appl Pharmacol,2016;310:159-74.

10Radulescu D,Pripon S,Parv A,etal.Myocardial function in patients with breast cancer after therapy with anthracyclines and chest irradiation〔J〕.J Buon,2007;12(3):349-52.

11Guenancia C,Hachet O,Aboutabl M,etal.Overweight in mice,induced by perinatal programming,exacerbates doxorubicin and trastuzumab cardiotoxicity〔J〕.Cancer Chemother Pharmacol,2016;77(4):777-85.

12Yoshizawa T,Takizawa S,Shimada S,etal.Effects of adrenomedullin on doxorubicin-induced cardiac damage in mice〔J〕.Biol Pharm Bull,2016;39(5):737-46.