張海鵬 趙智慧 李彥明 程冠昌?

1開封市人民醫(yī)院 心血管內(nèi)科,河南 開封 475000;2河南大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院,河南 開封 475000;3河南大學(xué)淮河醫(yī)院 心血管內(nèi)科,河南 開封475000

急診經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention,PCI)是治療急性ST 段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)的首選方案[1]。近年來越來越多的研究表明,急診PCI盡管開通了心肌梗死的罪犯血管,但部分患者心肌微循環(huán)未得到有效再灌注,心肌微循環(huán)灌注失敗與STEMI術(shù)后不良預(yù)后明顯相關(guān),心肌微血管灌注失敗在臨床上被稱為“無復(fù)流”現(xiàn)象,是患者短期和長期預(yù)后不良的獨立預(yù)測因子[2]。無復(fù)流的確切機制尚未完全清楚,目前多數(shù)研究者認(rèn)為無復(fù)流的主要病理基礎(chǔ)是缺血性損傷、再灌注損傷、微血管功能障礙和遠(yuǎn)端微血管栓塞等[3]。

冠狀動脈微循環(huán)是指直徑小于100μm 的微動脈、毛細(xì)血管及微小靜脈組成的微循環(huán)系統(tǒng),是微動脈和微靜脈之間的血液循環(huán);冠狀動脈微循環(huán)是血流阻力調(diào)節(jié)和灌注的場所,為組織提供氧氣和營養(yǎng),去除代謝廢物,控制炎癥和損傷修復(fù),以及進(jìn)行與組織間的液體交換[4]。為探討STEMI后微循環(huán)的病理改變、探索無復(fù)流的發(fā)生機制,本研究通過構(gòu)建大鼠心肌梗死模型,對大鼠心肌梗死后不同時間段的心肌微循環(huán)病理改變進(jìn)行觀察。

1 材料與方法

10周齡Wistar大鼠(由北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司提供)42只,體質(zhì)量(300±30)g,隨機分為假手術(shù)組(sham)、梗死1 h組(I1)、梗死1 h再灌注1 h組(I1R1)、梗死3 h組(I3)、梗死3 h再灌注1 h組(I3R1)、梗死6 h組(I6),梗死6 h再灌注1 h組(I6R1),每組6只,利用在體結(jié)扎冠狀動脈前降支法建立急性心肌梗死模型。乙醚麻醉大鼠,仰臥位固定,行氣管切開后插管,呼吸機輔助呼吸;胸部剃毛,75%(v/v)酒精消毒;于胸骨左側(cè)緣第4肋間縱行切開皮膚,止血鉗鈍性分離肌肉;用彎血管鉗于胸骨左側(cè)第4肋間稍用力打開胸腔,血管鉗撐開肋間隙,暴露心臟;從胸腔內(nèi)把心臟擠出,剪開心包膜;在肺動脈圓錐和左心耳之間下方約3 mm 處,用4-O 帶針縫合線結(jié)扎冠狀動脈左前降支,進(jìn)針深度約2 mm。心肌梗死成功的標(biāo)志為:心電圖示ST段弓背抬高,左心室前壁肌肉顏色變白,左室前壁心肌運動明顯變?nèi)?。結(jié)扎后迅速將心臟送回胸腔并擠出胸腔內(nèi)氣體,用直止血鉗夾閉胸壁切口。假手術(shù)組僅行開胸手術(shù),不結(jié)扎冠狀動脈。大鼠心肌梗死后1 h、3 h、6 h及再灌注組1 h后,行斷頸處死,于心底部將心臟與大血管和組織剪斷,取出心臟;用生理鹽水將心臟沖洗干凈,去除左右心房,用刀片沿著與左心室長軸垂直的切面將心臟中1/3切成4～5 mm 厚的組織片;取標(biāo)本的心肌梗死區(qū),30 mg/L戊二醛4 ℃固定,經(jīng)后期處理后制作標(biāo)本進(jìn)行光學(xué)顯微鏡下觀察心肌組織的病理改變和透射電子顯微鏡觀察心肌的超微結(jié)構(gòu)改變。

2 結(jié)果

2.1 1倍顯微鏡下病理改變

如圖1 所示,I1、I3、I6 組及I1R1、I3R1、I6R1組均存在心肌梗死區(qū)域心肌間質(zhì)的出血現(xiàn)象,而假手術(shù)組未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。

2.2 10倍顯微鏡下病理改變

如圖2所示:Sham 組心肌纖維呈螺旋狀排列,無明顯肥大、萎縮或斷裂;心肌纖維形態(tài)正常,無波浪樣、空泡變性,胞質(zhì)染色均勻,胞核居中,結(jié)構(gòu)清晰,未見壞死;間質(zhì)內(nèi)無炎細(xì)胞浸潤及紅細(xì)胞滲出。I1及I1R1組心肌輕度水腫,心肌纖維排列較為整齊,少部分心肌細(xì)胞變性、壞死,心肌間質(zhì)可見少量紅細(xì)胞外滲。I3及I3R1組心肌嚴(yán)重水腫,心肌纖維排列紊亂,心肌纖維萎縮斷裂后間隙增寬,病變嚴(yán)重區(qū)域心肌纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)模糊,心肌間質(zhì)可見大量紅細(xì)胞外滲,I3R1組紅細(xì)胞外滲現(xiàn)象更為明顯。I6及I6R1組心肌嚴(yán)重水腫,心肌纖維排列紊亂,心肌纖維萎縮斷裂后間隙增寬,病變嚴(yán)重區(qū)域心肌纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)模糊,心肌間質(zhì)可見大量紅細(xì)胞外滲,I6R1組紅細(xì)胞外滲現(xiàn)象更為明顯。

圖2 10倍顯微鏡下大鼠心肌梗死模型的組織病理學(xué)改變(HE 10×)

2.3 透射電子顯微鏡觀察心肌微結(jié)構(gòu)結(jié)果

如圖2所示:Sham 組心肌細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)細(xì)胞器豐富,肌原纖維排列整齊,線粒體結(jié)構(gòu)正常,毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)正常。I1組毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹,管腔輕度狹窄,心肌細(xì)胞呈輕度水腫,肌節(jié)長短較一致,肌原纖維僅為局部小面積溶解,Z線僅小面積溶解,H 帶局部結(jié)構(gòu)尚存,部分線粒體膜內(nèi)基質(zhì)變淡,少量線粒體嵴減少、消失。I1R1組毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本正常,管腔未見明顯狹窄,心肌細(xì)胞呈輕度水腫,肌節(jié)長短基本一致,肌原纖維基本正常,Z 線及H 帶局部結(jié)構(gòu)基本正常,線粒體呈輕度腫脹,少量線粒體膜內(nèi)基質(zhì)變淡、線粒體嵴減少、消失。I3及I3R1組毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞核腫脹,管腔狹窄,可見瘀滯的紅細(xì)胞,心肌細(xì)胞呈重度水腫,肌節(jié)長短不一,Z 線大面積消失,H 帶結(jié)構(gòu)消失,線粒體嵴消失、空泡變,大多線粒體呈不規(guī)則形,膜呈不同程度破損。I6及I6R1組毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞核腫脹,管腔明顯狹窄,可見大量瘀滯的紅細(xì)胞,心肌細(xì)胞呈重度水腫,肌節(jié)結(jié)構(gòu)大面積破壞,Z線大面積消失,H 帶結(jié)構(gòu)消失,線粒體嵴消失、空泡變,大多線粒體呈不規(guī)則形,膜呈不同程度破損。

圖3 透射電子顯微鏡下心肌微結(jié)構(gòu)圖片

3 討論

既往研究認(rèn)為,急性心肌梗死無復(fù)流的主要病理基礎(chǔ)是缺血性損傷、再灌注損傷、微血管功能障礙和遠(yuǎn)端微血管栓塞等。本研究結(jié)果顯示:閉塞大鼠冠狀動脈血管1 h后,毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞輕度腫脹,管腔輕度狹窄;3～6 h后,毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹加重,管腔面積明顯狹窄,管腔內(nèi)紅細(xì)胞淤滯。這種改變可能是大鼠急性心肌梗死模型微循環(huán)障礙的主要病理基礎(chǔ)。正常毛細(xì)血管直徑僅為7～9μm,紅細(xì)胞直徑約7μm,急性心肌梗死后毛細(xì)血管內(nèi)紅細(xì)胞淤滯的主要原因可能為毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹管腔狹窄,導(dǎo)致紅細(xì)胞通過困難所致。也有研究認(rèn)為,心肌梗死后微循環(huán)障礙的原因為冠脈粥樣硬化斑塊破裂后的碎片堵塞微血管[5],血小板或血小板及白細(xì)胞形成的聚集物造成微血管堵塞[6],罪犯血管釋放的縮血管物質(zhì)增多引起微血管的強烈收縮[7]。另外,組織水腫對毛細(xì)血管的壓迫是否加劇毛細(xì)血管管腔狹窄需要進(jìn)一步探討。

本研究顯示,閉塞大鼠冠狀動脈血管1 h后,再灌注1 h,電鏡結(jié)果顯示毛細(xì)血管內(nèi)皮腫脹、管腔狹窄較再灌注前有所改善。然而,閉塞3 h、6 h再灌注1 h后,梗死中心區(qū)域內(nèi)毛細(xì)血管內(nèi)皮腫脹、管腔狹窄、紅細(xì)胞淤滯情況并未得到改善。根據(jù)本研究結(jié)果,梗死中心區(qū)域的微循環(huán)改善的最佳時間窗應(yīng)在大鼠冠狀動脈閉塞后1 h左右,且越早越好,超過3 h再灌注,短期內(nèi)微循環(huán)改善較為困難。

本研究主要是在大鼠心肌梗死模型中得到的結(jié)果,人體心肌再灌注后微循環(huán)的血流在空間和時間上都是極其復(fù)雜的,動物心肌梗死模型很難再現(xiàn)臨床中急性心肌梗死后的微循環(huán)障礙。人體急性心肌梗死后微循環(huán)障礙的機制仍需進(jìn)一步的探索及研究。