低溫環(huán)境下家兔急性心肌缺血時心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)的變化*

李江 邵同先 呂豐收 張宇明 趙汴霞 張?zhí)K亞 李志強(qiáng) 張鳳娟

冬季是心血管疾病的多發(fā)期，心血管疾病的死亡率和致殘率明顯升高。既往關(guān)于低溫環(huán)境對心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)的影響研究多集中在某一特定低溫狀態(tài)[1-2]，而對于低溫環(huán)境下隨著溫度的降低，其對心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)的影響報道較少。本研究旨在探討低溫環(huán)境下家兔急性心肌缺血時心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)的變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及儀器 健康中國家兔112只，雌雄不拘，體重2.0~2.5 kg，由鄭州大學(xué)動物實驗中心提供。NIKON ECLIPSE E 200生物顯微鏡(北京中顯恒業(yè)儀器儀表有限公司)。

1.2 建立動物模型 將家兔隨機(jī)分為實驗組和對照組。兩組家兔在自然低溫環(huán)境(10 ℃、5 ℃、0 ℃、-5 ℃)下均采用10%水合氯醛耳緣靜脈麻醉(5 ml/kg)，家兔處于自然呼吸狀態(tài)，仰臥固定于手術(shù)臺上。20%硫化鈉脫去胸前區(qū)毛，碘伏消毒，沿胸骨左緣切口，切斷左側(cè)第3~4肋軟骨。用開胸器撐開，暴露縱隔和心臟，胸膜完整，兔呼吸平穩(wěn)。對照組開胸但不阻斷冠狀動脈血流，實驗組進(jìn)一步縱行切開心包，用棉簽輕輕將心臟向右上抬起，結(jié)扎左冠狀動脈左室支中下1/3處，直視下確定結(jié)扎相應(yīng)供血區(qū)域心肌組織顏色變暗，確定制備急性心肌缺血模型成功，整個造模過程用5%葡萄糖氯化鈉注射液靜脈滴注以保證實驗動物存活。

1.3 動物分組 兩組家兔均在自然低溫環(huán)境下(10 ℃、5 ℃、0 ℃、-5 ℃)暴露不同時間(30 min、60 min)。實驗組10 ℃30 min和60 min各7只，5 ℃ 30 min和60 min各7只，0 ℃30 min和60 min各7只，-5 ℃ 30 min和60 min各7只，共56只；對照組10 ℃ 30 min和60 min各7只，5 ℃ 30 min和60 min各7只，0 ℃ 30 min和60 min各7只，-5 ℃ 30 min和60 min各7只，共56只。

1.4 標(biāo)本采集與處理 兩組家兔在自然低溫環(huán)境下(10 ℃、5 ℃、0 ℃、-5℃)暴露不同時間(30 min、60 min)后，于相應(yīng)時間點空氣栓塞處死家兔取出心臟，用蒸餾水洗去心臟中的殘血，置于10%甲醛中固定。于左冠狀動脈左室支結(jié)扎處至心尖部冠狀面橫切心肌取材，石蠟包埋后切片行HE染色，在光鏡下觀察心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)的變化。

2 結(jié)果

2.1 對照組HE染色結(jié)果 10 ℃組(見圖A1)和5 ℃組(見圖A2)：心肌纖維平行排列整齊，細(xì)胞核清晰，細(xì)胞質(zhì)呈伊紅色，心肌間質(zhì)未見滲出。0 ℃ 30 min組(見圖A3-1)：心肌纖維排列較整齊，細(xì)胞核清晰，局灶性細(xì)胞質(zhì)呈深伊紅色，心肌間質(zhì)未見滲出。0 ℃ 60 min組(見圖A3-2)：心肌纖維排列疏松，細(xì)胞核清晰，局灶性細(xì)胞質(zhì)呈深伊紅色，心肌間質(zhì)輕度水腫。-5 ℃30 min組(見圖A4-1)：心肌纖維拉長，排列疏松，細(xì)胞核清晰，局灶性細(xì)胞質(zhì)呈深伊紅色，心肌間質(zhì)水腫。-5 ℃ 60 min組(見圖A4-2)：心肌纖維拉長、變細(xì)，排列疏松，細(xì)胞核清晰，局灶性細(xì)胞質(zhì)呈深伊紅色，心肌間質(zhì)水腫。

2.2 實驗組HE染色結(jié)果 10 ℃ 30 min組(見圖B1-1)：心肌纖維排列較整齊，細(xì)胞核清晰，局灶性細(xì)胞質(zhì)呈深伊紅色，心肌間質(zhì)未見滲出。10 ℃ 60 min組(見圖B1-2)：心肌纖維拉長、排列較整齊，細(xì)胞核清晰，局灶性細(xì)胞質(zhì)呈深伊紅色，心肌間質(zhì)未見滲出。5 ℃ 30 min組(見圖B2-1)：心肌纖維濁腫、排列不整齊，細(xì)胞間質(zhì)小血管擴(kuò)張、淤血。5 ℃ 60 min組(見圖B2-2)：心肌纖維拉長、局灶性肌漿凝集。0 ℃ 30 min組(見圖B3-1)：心肌纖維拉長、排列不整齊，細(xì)胞間質(zhì)水腫。0 ℃ 60 min組(見圖B3-2)：心肌纖維拉長、排列不整齊，部分呈輕微波浪狀，局灶性肌漿凝集，嗜酸性增強(qiáng)。-5 ℃30 min組(見圖B4-1)：心肌纖維拉長，呈波浪狀排列，嗜酸性增強(qiáng)。-5 ℃ 60 min組(見圖B4-2)：心肌纖維拉長，呈波浪狀排列，部分?jǐn)嗔?；?xì)胞間質(zhì)水腫，小血管有明顯淤血。

3 討論

圖A1 對照組10 ℃心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖A2 對照組5 ℃心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖A4-1 對照組-5 ℃ 30 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖B1-1 實驗組10 ℃ 30 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖B2-1 實驗組5 ℃ 30 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖B3-1 實驗組0 ℃ 30 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖A3-2 對照組0 ℃ 60 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖A4-2 對照組-5 ℃ 60 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖B1-2 實驗組10 ℃ 60 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖B2-2 實驗組5 ℃ 60 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖B3-2 實驗組0 ℃ 60 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖B4-1 實驗組-5 ℃ 30 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

圖B4-2 實驗組-5 ℃ 60 min心肌細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化(40×)

環(huán)境溫度變化與機(jī)體的代謝密切相關(guān)，人和哺乳動物的適宜環(huán)境溫度為10~35 ℃，對機(jī)體代謝無明顯影響。當(dāng)環(huán)境溫度低于10 ℃時，機(jī)體產(chǎn)生冷感，故將環(huán)境溫度10 ℃稱為臨界溫度[3]。邵同先等[4]研究報道，當(dāng)環(huán)境溫度從2 ℃降至-6 ℃，隨著低溫狀態(tài)停留時間延長，家兔直腸溫度從36.9 ℃降至32.1 ℃，呈下降趨勢。何子安等[5]研究發(fā)現(xiàn)，低溫可致機(jī)體血漿產(chǎn)生一種以較大顆粒存在的冷凝蛋白，在微小血管中可能會造成淤積或堵塞，導(dǎo)致微循環(huán)障礙，加劇凍傷組織的病變。本研究結(jié)果顯示，10 ℃和5 ℃自然低溫環(huán)境下對照組心肌纖維形態(tài)無明顯變化。當(dāng)環(huán)境溫度從0 ℃降至-5 ℃的過程中，對照組心肌纖維從排列較整齊逐漸變?yōu)樾募±w維拉長、排列疏松，心肌細(xì)胞間質(zhì)水腫。實驗組從10 ℃降至-5 ℃的過程中，心肌纖維逐漸從拉長，排列疏松至排列呈波浪狀改變并有部分心肌纖維斷裂，心肌細(xì)胞間質(zhì)水腫，小血管明顯淤血。提示心肌缺血及心肌細(xì)胞損傷逐漸加重。Hoye等[6]研究顯示，隨著低溫刺激強(qiáng)度的不斷增加，心肌細(xì)胞的損傷越來越嚴(yán)重。邵同先等[4]研究發(fā)現(xiàn)，隨著環(huán)境溫度下降，從-2 ℃至-6 ℃的過程中，HE染色結(jié)果顯示，家兔心肌細(xì)胞損傷逐漸加重。這些均與本研究結(jié)果相符。推測其發(fā)生機(jī)制可能是家兔的體溫隨著環(huán)境溫度下降逐漸減低，內(nèi)臟血管痙攣，血管中冷凝蛋白增加，微小血管血流變慢、淤積，微循環(huán)障礙，導(dǎo)致心肌缺血和心肌細(xì)胞損傷。提示機(jī)體的抗寒和保暖是防止心肌缺血和損傷的重要措施之一。

綜上所述，從0~-5 ℃，隨著時間的延長，心肌細(xì)胞損傷明顯。在已有心肌缺血的情況下，環(huán)境溫度10 ℃時，就可以對已存在心肌缺血的心肌細(xì)胞引起形態(tài)學(xué)改變，提示缺血心肌細(xì)胞對低溫環(huán)境溫度變化更加敏感。

[1]王紅兵，鄧小燕，湯振宇，等.低溫對心肌細(xì)胞形態(tài)變化及細(xì)胞間相互作用影響的實驗初探[J].醫(yī)用生物力學(xué)，2006，21(4)：267.

[2]王嵐峰，王姝，董均樹，等.亞低溫對心肌缺血的影響[J].中國心血管雜志，2005，10(5)：332-335.

[3]邵同先，張?zhí)K亞.低溫醫(yī)學(xué)[M].呼和浩特：遠(yuǎn)方出版社，2003：7.

[4]邵同先，張?zhí)K亞.低溫狀態(tài)下機(jī)體代謝與心律失常的關(guān)系[J].河南職工醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2005，17(1)：47-49.

[5]何子安，孫方人，馬于敏.冷暴露大白鼠血漿中冷凝蛋白的含量測定及其分離鑒定[J].解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，1995，14(4)：257.

[6]Hoye A T，Davoren J E，Wipf P，et al.Targeting mitochondria[J].Acc Chen Res，2008，41(1):87-97.