速度向量成像技術(shù)與NT?proBNP評價北五味子對甲亢性心臟病大鼠的影響

侯睿 金鉉順 高藝花 金成子 鄭斯琴 馬偉平 孫丹丹

延邊大學(xué)附屬醫(yī)院1影像二科，2心內(nèi)科（吉林延吉 133000）；3延邊大學(xué)藥理學(xué)教研室（吉林延吉133000）；4海南省人民醫(yī)院超聲科（?？?70100）

長期高水平甲狀腺素引起的甲亢性心臟病是甲亢的常見并發(fā)癥，如心肌肥厚及心肌纖維化等的心室重構(gòu)表現(xiàn)。心肌纖維化又稱心肌鈣化，是長期反復(fù)心肌缺血缺氧所致。近年來發(fā)展的超聲速度向量技術(shù)（velocity vector imaging technology，VVI）是無創(chuàng)評價心肌功能的一項技術(shù)，相比用二維圖像追蹤組織運動軌跡增加了速度的信息，與組織多普勒相比可以減少角度的依賴性[1]。通過利用超聲像素的斑點追蹤和邊界追蹤，以矢量方式跟蹤計算心肌運動軌跡，可以綜合評價分析心肌的運動功能。北五味子（Schisandra chinensis），為木蘭科五味子的成熟果實，屬藥食兩用植物。有研究表明北五味子具有多種藥理作用[2-4]，作用部位涉及人體各個系統(tǒng)，其中北五味子的抗氧化作用已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究中[5]。研究表明北五味子對改善心肌缺血有明顯療效，但北五味子能否治療對因長期高水平甲狀腺素刺激引起的心肌負(fù)荷過重從而導(dǎo)致的甲亢性心臟病的研究較少。本研究通過建立甲亢性心臟病大鼠模型，用北五味子水提物進(jìn)行藥物干預(yù)，并以VVI技術(shù)及血清NT?proBNP水平評價心臟功能來探究北五味子對心肌損傷的干預(yù)作用。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及模型制備5～6周齡SD（Sprague?Dawley）大鼠30只，體重180～200 g，購自延邊大學(xué)實驗動物中心，適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后，按體重隨機(jī)分為對照組，甲亢模型組，藥物干預(yù)組，自由飲食、飲水。根據(jù)前期預(yù)實驗及相關(guān)造模文獻(xiàn)[6]，每天皮下注射甲狀腺素（L?thyroxin）0.5 mg/kg可以成功的復(fù)制甲亢性心臟病。模型組及藥物干預(yù)組每天皮下注射甲狀腺素（L?thyroxin）0.5 mg/kg，對照組每天皮下注射等量的生理鹽水，藥物干預(yù)組每日灌胃北五味子水提物2 g/kg一次，對照組每日灌胃給予等量蒸餾水。給藥28 d后停止干預(yù)。

1.2 超聲速度向量技術(shù)于實驗前1日，禁食水。脫毛膏脫去大鼠前胸鼠毛，腹腔注射烏拉坦麻醉后，采用西門子Acuson S2000彩色多普勒超聲儀，10V4探頭（頻率10 MHz），經(jīng)心尖四腔心切面對大鼠行超聲心動圖檢查并保存數(shù)據(jù)，脫機(jī)后進(jìn)行VVI分析。描記心內(nèi)膜，系統(tǒng)分析讀取縱向峰值速度[Velocity（cm/s）]、縱向峰值應(yīng)變[Strain（%）]和縱向峰值應(yīng)變率[StrainRate（1/s）]。每只大鼠的VVI分析由高年資醫(yī)生進(jìn)行5次，取5次測量的平均值，見圖1。

圖1 VVI分析系統(tǒng)Fig.1 VVI analysis of left ventricular myocardial movement in rats

1.3 血液檢測用30%烏拉坦1.3 g/kg腹腔注射對大鼠進(jìn)行麻醉，經(jīng)腹主動脈取血后，使用ELISA試劑盒檢測大鼠血清中TT3、TT4及NT?proBNP的含量。

1.4 病理學(xué)檢查開胸取心臟并稱重，取左心室心肌組織1 mm3置于戊二醛中固定。PBS緩沖液沖洗并保存。交由延邊大學(xué)電鏡教研室處理后，用透射電鏡觀察左心室組織細(xì)胞及線粒體形態(tài)的改變。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法實驗結(jié)果均用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析處理，方差齊用LSD法，方差不齊用Dunnett，T2法，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 超聲速度向量技術(shù)評價五味子對心肌功能的影響VVI讀取的收縮期和舒張期縱向峰值速度（Vs、Vd）、縱向峰值應(yīng)變（Sr）和收縮期及舒張期縱向峰值應(yīng)變率StrainRate（1/s）中，模型組與對照組相比，Vs、Vd、Sr、收縮期SRr和舒張期SRr均低于對照組（P＜ 0.05），其中Vs、Sr組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）。藥物干預(yù)組與模型組相比，Vs、Vd、Sr、收縮期SRr和舒張期SRr均高于模型組（P＜0.05），其中Vs、Vd組間差異有顯著性（P＜0.01）。見表1。

2.2 五味子對模型大鼠血清中TT3、TT4及NT?proBNP含量的影響模型組與對照組相比，血清TT3、TT4濃度增高（P＜0.05），藥物干預(yù)組與模型組相比血清TT3、TT4濃度降低（P＜0.05）。藥物干預(yù)組與對照組相比，血清TT3、TT4濃度差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。模型及藥物干預(yù)組與對照組相比，NT?proBNP濃度差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表1 大鼠VVI各項指標(biāo)結(jié)果Tab.1 Results of rat VVI indicators ±s

表1 大鼠VVI各項指標(biāo)結(jié)果Tab.1 Results of rat VVI indicators ±s

注：與對照組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義，*P＜0.05，**P＜0.01；與模型組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義，#P＜0.05，##P＜0.01

Vs（cm/s）Vd（cm/s）Sr（%）收縮 期 SRr（1/s）舒張 期 SRr（1/s）對照組0.270±0.132 0.248±0.108 8.851±6.887 1.222±0.864 1.270±1.033模型組0.102±0.050**0.119±0.064*1.604±1.178**0.512±0.290*0.516±0.328*藥物干預(yù)組0.292±0.145##0.288±0.129##6.492±3.674#1.287±0.781#1.266±0.684#

表2 ELISA檢測大鼠血液結(jié)果Tab.2 ELISA detection of rat blood results±s

表2 ELISA檢測大鼠血液結(jié)果Tab.2 ELISA detection of rat blood results±s

注：與對照組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義，*P＜0.05；與模型組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義，#P＜0.05

TT3（ng/L）TT4（ng/L）NT?proBNP（pg/mL）對照組68.866±7.336 123.560±22.827 2.291±0.188模型組87.699±12.015*166.446±45.347*2.328±0.285*藥物干預(yù)組69.107±11.713#126.012±30.926#2.316±0.011*

2.3 電子透射顯微鏡觀察五味子對心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響電子透射顯微鏡下觀察3組大鼠心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)示對照組心肌纖維結(jié)構(gòu)排列整齊，線粒體致密。模型組可見心肌纖維結(jié)構(gòu)排列紊亂、部分肌纖維斷裂，線粒體腫脹、破裂。藥物干預(yù)組可見心肌纖維結(jié)構(gòu)較模型組排列整齊，肌纖維斷裂數(shù)量減少，線粒體腫脹程度減輕，破裂的線粒體數(shù)量顯著減少。見圖2。

3 討論

甲亢性心臟病病程進(jìn)展長，臨床癥狀顯現(xiàn)晚，易誤診，嚴(yán)重影響患者預(yù)后。近年來研究表明，甲狀腺激素與心血管疾病有著密切關(guān)系。長期高水平的甲狀腺激素會導(dǎo)致一系列心血管疾病中心肌重構(gòu)的改變，如心肌肥厚、肌纖維束及小血管周圍纖維組織明顯增加等[6]。而心肌纖維化是并發(fā)心力衰竭、心肌梗死、心律失常等常見心血管疾病的獨立危險因素[7-8]。因此降低甲亢性心臟病患者的心肌纖維化程度對提高患者心功能預(yù)后有著重要的意義。研究表明，北五味子水提物的抗氧化、抗炎、抗自由基等作用對心肌具有保護(hù)作用[9]。

圖2 大鼠左心室心肌組織電鏡結(jié)果Fig.2 Electron microscopic results of left ventricular myocardial tissue in rats

血清TT3、TT4是診斷甲亢的特異性很高的指標(biāo)。本實驗中模型組與對照組相比，血清TT3、TT4濃度增高（P＜0.05），且電鏡下觀察3組大鼠的心肌組織示模型組較對照組心肌出現(xiàn)明顯纖維化改變，證明甲亢性心臟病大鼠模型建立成功。模型組與藥物干預(yù)組相比血清TT3、TT4濃度降低（P＜0.05）。藥物干預(yù)組與對照組相比血清TT3、TT4濃度差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。電鏡示藥物干預(yù)組心肌纖維化程度明顯好轉(zhuǎn)，心肌結(jié)構(gòu)更接近對照組，提示北五味子水提物對甲亢性心肌纖維化具有明顯改善的作用。

NT?proBNP是心力衰竭、左室收縮功能異常及左心室肥厚疾病的診斷及預(yù)后評估的重要指標(biāo)[10]。長期高水平甲狀腺素引起的心臟病隨時間的增加作用于大鼠心肌，使心肌收縮力先增強(qiáng)后減弱，早期心肌收縮力增強(qiáng)，心搏出量長期處于高水平，后期收縮力減弱，但心排出量仍然高于正常水平，導(dǎo)致心肌細(xì)胞肥大、心肌肥厚、心肌纖維化。本實驗中模型組與對照組相比NT?proBNP濃度差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），結(jié)合電鏡結(jié)果，提示血中NT?proBNP的水平可以評價甲亢引起的心臟改變。但治療后NT?proBNP水平低于模型組但未降至正常水平，藥物干預(yù)組與對照組差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），與模型組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。這可能與NT?proBNP在血液中容易累積至較高濃度且清除較慢有關(guān)。

隨著超聲心動圖技術(shù)的發(fā)展，VVI分析系統(tǒng)能夠減少對角度的依賴和切面的局限性自動描記心內(nèi)膜運動軌跡將更加客觀、全面的評價心肌功能[11]。VVI用于人類心尖四腔心切面的研究有很多[12-14]，而動物方面的研究僅限于大動脈短軸切面或左室長軸切面[15-17]，因大鼠心臟體積小，常規(guī)超聲掃查難度大，用于大鼠心底四腔心切面相關(guān)研究結(jié)果甚少。本研究根據(jù)預(yù)實驗選取固定、脫毛方式和高頻超聲探頭。由心臟超聲診斷經(jīng)驗豐富的高年資醫(yī)生在大鼠四腔心切面進(jìn)行心內(nèi)膜描記，利用VVI技術(shù)觀察其左心室功能變化，共采集5次數(shù)據(jù)取平均值，結(jié)果表明收縮期和舒張期縱向峰值速度（Vs、Vd）、縱向峰值應(yīng)變（Sr）及收縮期和舒張期縱向峰值應(yīng)變率SRr模型組均低于對照組（P＜ 0.05）。藥物干預(yù)組Vs、Vd、Sr、收縮期SRr和舒張期SRr均高于模型組（P＜0.05），符合NT?proBNP和電鏡的結(jié)果，證明了模型的成功及北五味子對心肌的保護(hù)作用。

綜上，北五味子水提物對甲亢性心臟病引起的心肌損傷有改善作用。北五味子水提物中包含很多成分，如木脂素、有機(jī)酸，其中五味子乙素為木脂素中含量最多的，已有實驗證明五味子乙素對心肌梗死后心肌重構(gòu)有明顯作用[9，18-19]，結(jié)合本實驗結(jié)果，還需進(jìn)一步完善研究北五味子成分中抗氧化、抗纖維化作用對甲亢性心臟病的影響。