伊犁馬體尺與心臟結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)的關(guān)聯(lián)性分析

彭 宣,王彤亮,2,3,鮑奕柯,姚新奎,2,3,孟 軍,2,3,王建文,2,3,祁居中,歐陽文, 阿胡·吾拉力別克,馬鈳炎,曾亞琦,2,3*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué),烏魯木齊 830052;2.新疆馬繁育與運(yùn)動(dòng)生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830052;3.新疆農(nóng)業(yè) 大學(xué)馬產(chǎn)業(yè)研究院,烏魯木齊 830052;4.新疆維吾爾自治區(qū)地方國營種馬場,伊犁 835000; 5.新疆昭蘇縣伊犁種馬場伊犁馬測試調(diào)訓(xùn)中心,伊犁 835000)

伊犁馬是我國著名的培育品種,是優(yōu)良的乘挽兼用型,具有力速兼?zhèn)?適應(yīng)力強(qiáng)、抗病力強(qiáng)等特點(diǎn)[1-2]。心臟是機(jī)體最重要的器官之一,24 h不間斷持續(xù)工作將血液泵到全身各處,并向周圍器官提供必要的元素,如氧氣和營養(yǎng)物質(zhì),對(duì)血液循環(huán)系統(tǒng)至關(guān)重要,心臟功能關(guān)系到各類物質(zhì)能否運(yùn)輸至機(jī)體各部位,完成物質(zhì)交換[3]。心臟超聲是用超聲波顯示心臟、血管結(jié)構(gòu)的一種檢查方法,是目前臨床診斷心臟疾病患者時(shí)應(yīng)用較為廣泛的一項(xiàng)影像學(xué)技術(shù)[4]。影響心臟功能的因素有體型結(jié)構(gòu)[5]、運(yùn)動(dòng)[6]、生理因素[7]、病理因素[8]等。由于各品種間馬匹心臟結(jié)構(gòu)存在差異[9],因此其他品種馬匹心臟結(jié)構(gòu)無法完全適用于伊犁馬,然而國內(nèi)對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和功能的影響因素研究鮮有報(bào)道,導(dǎo)致伊犁馬心臟的影響因素尚不明確。因此,研究伊犁馬體尺與心臟結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)的關(guān)聯(lián)性,對(duì)明確不同體尺伊犁馬之間心臟存在哪些差異,以及對(duì)伊犁馬心臟結(jié)構(gòu)和功能的評(píng)估意義重大,同時(shí)對(duì)后期利用心臟結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)開展運(yùn)動(dòng)馬精準(zhǔn)選材具有指導(dǎo)性作用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所采用馬匹為新疆維吾爾自治區(qū)地方國營伊犁種馬場2歲伊犁馬30匹,其中公馬15匹,母馬15匹,飼養(yǎng)環(huán)境相同,健康狀況良好。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

邁瑞M 6獸用便攜式彩色多普勒超聲系統(tǒng)、耦合劑、畜牧秤、測杖、卷尺。

1.3 試驗(yàn)方法

用卷尺和測杖測量每匹馬的體長(body length,BL,單位為cm:肩關(guān)節(jié)大結(jié)節(jié)可觸及部分和坐骨結(jié)節(jié)可觸及部分之間的距離);胸圍(thoracic circumference,TC,單位為cm:在鬐甲稍后方,用卷尺繞胸一周的長度);體高(withers height,WH,單位為cm:馬肩隆起最高點(diǎn)的高度);體重(body weight, BWT,單位為kg);體表面積(body surface area,BSA,單位為m2,計(jì)算公式:BSW=0.101×BWT2/3);管圍(pipe circumference,PC,單位為cm:左前肢前臂骨上三分之一處量取水平周徑)。

試驗(yàn)使用邁瑞M6獸用便攜式彩色多普勒超聲系統(tǒng)2.5 MHz在馬匹右胸第三到第四或者第四到第五肋骨之間進(jìn)行二維(2 D)和M型成像各2次。最大成像深度為30 cm,換能器的焦點(diǎn)被固定在5 cm處。最大扇形角為110°。所有超聲心動(dòng)圖檢查均由同一操作者進(jìn)行,每個(gè)參數(shù)取2次測量結(jié)果的平均值。采集心臟舒張末期和收縮末期的B模式右胸骨旁長軸、B模式右胸骨旁左室流出道、B/M模式右胸骨旁短軸靜態(tài)及動(dòng)態(tài)圖像。記錄心率區(qū)間在32～45次·min-1(beatsperminute, bpm)的不連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期圖像,取得每個(gè)參數(shù)的平均值。在進(jìn)行超聲心動(dòng)圖記錄時(shí),使用心內(nèi)標(biāo)志物來確定轉(zhuǎn)導(dǎo)器的位置,以便根據(jù)先前公布的方法獲得標(biāo)準(zhǔn)化的圖像。在右胸骨旁短軸獲得共計(jì)32個(gè)心臟維度指標(biāo)(表1)。

左心室射血分?jǐn)?shù)EF(%)=

(公式1);

左心室短軸縮短分?jǐn)?shù)FS(%)=

(公式2);

左室心肌質(zhì)量LVM(g)=1.04×

[(LVIDd+LVFWd+IVSd)3-LVIDd3]-13.6

(公式3);

每搏量SV(mL)=EDV(mL)-ESV(mL)

(公式4);

(公式5);

(公式6);

(公式7);

舒張期平均左心室壁厚MWTd(cm)=

(公式8);

(公式9);

(公式10);

(公式11);

(公式12)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

通過Excel對(duì)測量收集的心臟結(jié)構(gòu)和心臟功能參數(shù)以及體尺數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理和篩選,用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件分析體型結(jié)構(gòu)與馬匹心臟結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)間的相關(guān)性,進(jìn)行體尺與心臟結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)間的逐步線性回歸分析,建立最優(yōu)回歸模型,P<0.05為顯著相關(guān),P<0.01為極顯著相關(guān)。

2 結(jié) 果

2.1 體尺與心臟結(jié)構(gòu)參數(shù)間的相關(guān)性分析

由表2可知,體重、體表面積、體長、胸圍與舒張末期左心房內(nèi)徑(left atrial diameter at end-diastole, LADd)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01);體重和體表面積、胸圍與二尖瓣內(nèi)徑(mitral valve diameter, MVD)、舒張末期肺動(dòng)脈內(nèi)徑(pulmonary artery dia-meter, PAd)呈顯著正相關(guān)(P<0.05);體長與MVD呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與收縮末期左心室游離壁(end-systolic left ventricular free wall, LVFWs)、左心室心肌質(zhì)量(left ventricular myocardial mass, LVM)呈顯著正相關(guān)(P<0.05);體高與左心室長軸徑(left ventricular long axis dia-meter, LVLD)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01);管圍與收縮末期左心房內(nèi)徑(left atrial diameter at end-systole, LADs)、MVD呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。其他各體尺與心臟結(jié)構(gòu)間相關(guān)性均不顯著(P>0.05)。

2.2 體尺與心臟功能參數(shù)間的相關(guān)性分析

由表3可知,體重、體表面積、體長、胸圍與舒張末期左心室容量(end-diastolic left ventricular volume, EDV)、收縮末期左心室容量(end-systolic left ventricular volume, ESV)呈顯著正相關(guān)(P<0.05);體表面積、胸圍與射血分?jǐn)?shù)(ejection fraction, EF)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05);體高與EDV、每搏量(stroke volume, SV)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與心輸出量(cardiac output, CO)呈顯著正相關(guān)(P<0.05);管圍與左心室心肌質(zhì)量指數(shù)(left ventricular mass index, LV MASS-I)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。其他各體尺間與各心臟功能參數(shù)相關(guān)性均不顯著(P>0.05)。

2.3 體尺與心臟結(jié)構(gòu)、心臟功能參數(shù)間的逐步多元回歸分析

2歲伊犁馬體型結(jié)構(gòu)與心臟結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)的逐步回歸分析見表4、表5,擬合分析后得到2歲伊犁馬體尺性狀與心臟結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)的多元回歸方程見表6、表7。以2歲伊犁馬體尺為參考性狀,以相應(yīng)的心臟結(jié)構(gòu)參數(shù)為預(yù)測性狀,構(gòu)建逐步多元回歸方程,模型經(jīng)F檢驗(yàn)R2值達(dá)極顯著(P<0.01),表明所建立的線性回歸方程具有較高的可靠性和良好的線性度。從表4～5和表6～7中可得,在體尺與心臟結(jié)構(gòu)參數(shù)估計(jì)的最優(yōu)線性回歸方程中,除LVM與管圍所估測的回歸系數(shù)為顯著水平(P<0.05),其余均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)。方程共納入了6個(gè)體尺變量,其中LVLD與體高的逐步多元回歸方程,決定系數(shù)最高,R2=0.997。在體尺與心臟功能參數(shù)的多元回歸方程中,EF與體高預(yù)估的回歸系數(shù)最高,R2=0.996。

3 討 論

3.1 不同伊犁馬體尺對(duì)心臟結(jié)構(gòu)的影響

在犬[10-11]和人類[12-14]中已經(jīng)證明超聲心動(dòng)圖

表2 2歲伊犁馬體尺與心臟結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between body size and cardiac structural parameters in two-year-old Yili horses

表3 2歲伊犁馬體尺與心臟功能參數(shù)相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of horse size and cardiac functional parameters in two-year-old Yili horses

表4 心臟結(jié)構(gòu)參數(shù)與體尺的逐步多元回歸分析

表5 心臟功能參數(shù)與體尺的逐步多元回歸分析Table 5 Stepwise multiple regression analysis of cardiac functional parameters and body size

表6 體尺與心臟結(jié)構(gòu)參數(shù)的多元回歸方程Table 6 Multiple regression equation of body size and cardiac structural parameters

表7 體尺與心臟功能參數(shù)的多元回歸方程Table 7 Multiple regression equation of body size and cardiac functional parameters

測量值與體型密切相關(guān),生長發(fā)育與心臟尺寸的增加有關(guān),以體重作為心臟參數(shù)的回歸模型可以很好的反映兩者相關(guān)性。Al-haidar等[15]對(duì)不同馬品種進(jìn)行超聲心動(dòng)圖測量,一些測量值與胸圍的相關(guān)性比與體重的相關(guān)性更強(qiáng),這與本研究的結(jié)果一致。說明所有的尺寸都隨著生長而增加,未成年馬匹需考慮生長因素,不同的品種的生長速度不同[16]。不同的品種間生長特點(diǎn)與生長速度不同[17],純血馬和美國速步馬是快速生長的品種,而其他品種的生長速度較慢,例如2歲的盧西塔諾馬將達(dá)到成年體重的77%[18]。本試驗(yàn)研究的均為2歲的伊犁馬,不受年齡的影響,試驗(yàn)結(jié)果具有一定代表性。Zucca等[19]使用標(biāo)準(zhǔn)化成像平面通過二維超聲心動(dòng)圖(2 D)和M型超聲心動(dòng)圖評(píng)估95匹美國速步馬,構(gòu)建了一般線性模型,進(jìn)行多元線性回歸分析,在舒張末期左心室內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic diameter,LVIDd)、舒張末期右心室內(nèi)徑(right end-diastolic ventricular diameter,RVDd)、主動(dòng)脈根部內(nèi)徑(the inner diameter of the aortic root,AOD)、LADs中觀察到超聲心動(dòng)圖測量與體重之間的弱線性關(guān)系,本試驗(yàn)結(jié)果與其基本一致,但本研究觀察到體重與EDV、LADd存在極顯著相關(guān),與ESV、MVD、PAd存在顯著相關(guān),與LVIDd、RVDd、AOD、LADs這幾項(xiàng)指標(biāo)有相關(guān)性,但不顯著。品種差異使得心臟結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)存在差異[20-22],其次運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可刺激心臟產(chǎn)生肥大[23-25]。高強(qiáng)度訓(xùn)練會(huì)引起馬的體重降低,在純血馬美國速度馬中觀察到與訓(xùn)練有關(guān)的左心室尺寸的增加[26-27],表明馬匹在接受密集的比賽和耐力訓(xùn)練時(shí)左心房尺寸顯著增加。本試驗(yàn)研究的馬匹未經(jīng)過調(diào)教訓(xùn)練,心臟的維度和功能不受訓(xùn)練的影響,能夠真實(shí)反映未經(jīng)訓(xùn)馬匹的體尺與心臟功能的相關(guān)性,用于日常的馬匹心臟功能評(píng)估。

3.2 不同伊犁馬體尺對(duì)心臟功能的影響

在人類的研究中表明,機(jī)體成長期間超聲心動(dòng)參數(shù)的變化主要是由體型決定的[28-29]。Zucca等[19]為標(biāo)準(zhǔn)種賽馬的14個(gè)超聲心動(dòng)圖參數(shù)建立了參考范圍,在LVIDd、LVFW和AOD中觀察到超聲心動(dòng)圖測量與體重之間的弱線性關(guān)系,但體重對(duì)左心室和主動(dòng)脈測量結(jié)果有影響。本試驗(yàn)結(jié)果與其基本一致,馬匹的超聲心動(dòng)圖尺寸與體重相關(guān)性很弱,只與SV、CO存在相關(guān)性。Schwarzwald等[30]在健康的馬和幼駒中,通過研究心率和心電圖(electrocardiogram,ECG)時(shí)間間隔與體重的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)較大體型的馬品種比小型馬品種心率略快,但在將心率處于正常范圍內(nèi)的馬進(jìn)行比較時(shí),除其他因素外,還需將體重納入考慮因素[31-33]。本試驗(yàn)結(jié)果得出,馬的體型結(jié)構(gòu)與心率呈負(fù)相關(guān),但不顯著,這可能是因?yàn)樗芯康膬蓺q馬匹的體型相對(duì)一致,測量得出的心率范圍相對(duì)集中。心臟決定了哺乳動(dòng)物的每搏量和最大攝氧量(maximal oxygen consumption, VO2max)[34-36]。不同體型對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和功能的需求也不相同,體型較高大的人群需要更多的心輸出量,以滿足機(jī)體血液循環(huán)[37]。本試驗(yàn)與其結(jié)果相同,體高對(duì)SV、CO存在顯著影響。

3.3 伊犁馬體尺與心臟維度、心臟機(jī)能間的逐步多元回歸方程

在畜禽選育過程中,不同生長階段的體重和體尺指標(biāo)能夠反映其生長發(fā)育的情況。李濤等[38]和孫國虎[39]通過構(gòu)建多元回歸方程,探究對(duì)其影響最大的因素。在統(tǒng)計(jì)學(xué)中,R2值越大,回歸方程越優(yōu)[40]。本試驗(yàn)多個(gè)相關(guān)性指標(biāo)中,EDV與多個(gè)性狀的相關(guān)性呈顯著水平,通過構(gòu)建逐步多元回歸方程得出與體高的回歸系數(shù)最高,R2=0.984,說明體高是EDV的最主要預(yù)測指標(biāo);LADd與體重、體表面積、體長、胸圍等多個(gè)性狀呈極顯著相關(guān)水平,并且LADd與體長預(yù)估的回歸方程系數(shù)最高,R2=0.996,說明體長是LADd的最主要預(yù)測指標(biāo),可通過回歸模型預(yù)測2歲伊犁馬的LADd。

4 結(jié) 論

本研究發(fā)現(xiàn),2歲伊犁馬的體尺與心臟結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)之間存在相關(guān)性,尤其是EDV、ESV以及LADd;體高與EDV、SV、CO存在相關(guān)性;體表面積和胸圍與EF存在相關(guān)性。體尺與心臟結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)的回歸模型R2值均高于0.9,達(dá)極顯著水平。故本研究擬合的12個(gè)線性回歸模型均可用于生產(chǎn)實(shí)踐的心臟預(yù)測,對(duì)于馬匹的心臟評(píng)估具有重要意義。