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慢性心力衰竭是冠心病、高血压、瓣膜病、心肌病等多种疾病的终末共同通道。心力衰竭是指有适量静脉回流的情况下,由于心脏的舒缩功能障碍,心排血量不足以维持正常组织代谢需要的病理生理综合征。缺血、炎症等原因引起的心肌细胞及细胞外基质损害从而引起左心室形状、大小及功能障碍的过程即心室重构,是心力衰竭的病理生理基础。心肌细胞的凋亡、新生血管的生成、细胞外机制的改变及它们之间的不平衡等因素是心室重构的重要过程。针对心力衰竭病理生理过程的药物,如血管紧张素转化酶抑制剂、醛固酮拮抗剂等明显改善了心力衰竭的发展及预后,使心力衰竭患者的5年生存率得到较高水平的提高。但是,慢性心力衰竭仍是大多数心血管疾病的最终归宿,也是最主要的死亡原因,是目前严重威胁人类健康的一大类疾病。 心血管系统功能的调节受交感和副交感神经的双重支配,它们共同组成心脏自主神经系统(autonomic nervous system,ANS)。正常生理情况下,交感和副交感神经的紧张性活动处于一种复杂的动态平衡。自主神经功能紊乱是心力衰竭特征之一,主要表现为迷走神经活性减弱及交感神经活性增强,自主神经的这种改变促使左室功能紊乱及心肌重构,早已被认为是增加心肌梗死和心衰发生率及死亡率的原因之一。研究表明调整自主神经失衡的状态,可以很好的改善心力衰竭的症状和预后。 交感神经的过度激活促进心肌细胞凋亡,加速心室重构,促进心力衰竭的发生。目前,抑制交感神经活性的药物,如β受体阻滞剂,明显抑制了心肌重构的发生,延缓了心力衰竭的进程,提高了心力衰竭患者的存活时间。因此干预自主神经是治疗心力衰竭有效的手段。作为与交感神经密切相关的另一种心脏自主神经,迷走神经在心力衰竭的发展过程中,其活性处于抑制状态。近来,长期刺激迷走神经治疗心力衰竭无论在动物实验还是临床研究都已初步显示了它的良好疗效。通过增强迷走神经活性与交感神经建立新的平衡状态成为心力衰竭治疗的新的方向。 本研究首先通过心肌梗死方法建立大鼠慢性心力衰竭动物模型,采用血清脑钠肽测定、超声心动图检查以及组织形态学观察等多种方法综合对比,探讨稳定性大鼠心肌梗死后的心力衰竭动物模型建立方法。之后进一步探讨短期迷走神经电刺激和长期迷走神经牵拉刺激对于大鼠心肌梗死后心力衰竭的治疗作用,并探讨其机理。 材料和方法: 一、心肌梗死后大鼠心力衰竭动物模型的建立 健康雄性Wistar大鼠,采用开胸结扎大鼠左冠状动脉前降支所致心肌梗死。另外,设立对照组。分别于入组时和结扎大鼠左冠状动脉前降支所致心肌梗死3周后检测3组大鼠血清脑钠肽(brain natriuretic peptide,BNP)和超声心动图左心室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)、左心室短轴缩短率(left ventricularfractional shortening,LVFS)、左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolicvolume,LVEDV)、左心室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume,LVESV)等指标。于结扎大鼠左冠状动脉前降支所致心肌梗死3周后,光学显微镜观察HE染色和Masson染色下心肌细胞形态、透射电镜观察细胞亚显微结构。 二、短期迷走神经刺激治疗心肌梗死后大鼠心力衰竭临床症状及机制的研究 建立心肌梗死后慢性心力衰竭大鼠模型和假手术大鼠模型。18只慢性心力衰竭大鼠随机分为2组:慢性心力衰竭假刺激组(CHF-SS组,9只慢性心力衰竭大鼠给予72小时假刺激),慢性心力衰竭迷走神经刺激组(CHF-VNS组,9只慢性心力衰竭大鼠给予72小时迷走神经刺激)。另外,设立假手术假刺激组(SO-SS组,5只假手术大鼠给予72小时假刺激)。分别于入组时和迷走神经刺激72小时后检测3组大鼠血清脑钠肽(BNP)和超声心动图LVEF、LVFS、LVEDV、LVESV等指标。以Real-time PCR和Western blot法检测兰尼碱2型受体(Ryanodine receptortype2, RyR2)和心肌肌浆网Ca2+-ATP酶2(sarcoplasmicreticulum Ca2+-ATPase,SERCA2)蛋白的表达。 三、长期迷走神经刺激治疗心肌梗死后大鼠心力衰竭临床症状及机制的研究 建立心肌梗死后慢性心力衰竭大鼠模型和假手术大鼠模型。20只慢性心力衰竭大鼠随机分为2组:慢性心力衰竭组(CHF组,10只慢性心力衰竭大鼠),慢性心力衰竭迷走神经牵拉组(CHF-VNSS组,10只慢性心力衰竭大鼠给予8周迷走神经牵拉刺激),另外,设立假手术组(SO组,5只假手术大鼠)。分别于入组时和迷走神经牵拉1、4、8周后检测3组大鼠血清脑钠肽(BNP)和超声心动图LVEF、LVFS、LVEDV、LVESV等指标。记录大鼠死亡率,绘制生存曲线。于迷走神经牵拉8周后取大鼠左室心肌正常组织,光学显微镜观察HE染色和Masson染色下心肌细胞形态、透射电镜观察细胞亚显微结构。 结果: 1、心肌梗死后大鼠心力衰竭动物模型的建立。共采用健康雄性Wistar大鼠120只,最后成功建立心肌梗死后慢性心力衰竭模型大鼠63只。冠状动脉结扎手术3周后,心力衰竭组大鼠BNP水平明显高于对照组,心力衰竭组大鼠LVEF、LVFS较对照组水平明显下降,LVEDV、LVEVS较对照组水平明显增加。 2、短期迷走神经电刺激治疗心肌梗死后大鼠心力衰竭的研究。迷走神经刺激治疗72小时可以降低CHF大鼠血清BNP水平。迷走神经刺激治疗72小时后,CHF-VNS组大鼠的LVEF值高于CHF-SS组大鼠,具有统计学意义(54.85±9.73 VS45.60±5.51,P=0.025)。CHF-VNS组大鼠的FS值高于CHF-SS组大鼠(25.31±6.30VS15.42±8.49,P=0.013)。迷走神经刺激治疗72小时后,CHF-VNS组大鼠的EDV和ESV与CHF-SS组大鼠比较,有下降趋势,其中ESV具有统计学意义(EDV1.10±0.50 VS1.50±0.33, P=0.066, ESV0.50±0.28 VS0.83±0.23, P=0.014)。迷走神经刺激治疗72小时可以增加心力衰竭大鼠心肌RYR2和SERCA2水平,改善大鼠心肌兴奋收缩耦联。迷走神经刺激对于心力衰竭大鼠的心率和血压没有不利影响,是安全的。 3、长期迷走神经牵拉刺激治疗心肌梗死后大鼠心力衰竭的研究。迷走神经牵拉治疗8周可以降低CHF大鼠血清BNP水平。治疗8周后,CHF-VNSS组大鼠的EF值高于CHF组大鼠,具有统计学意义(48.18±6.79 versus35.50±9.32%,P<0.05)。CHF-VNSS组大鼠的LVEDV和LVESV明显小于CHF组大鼠,LVEDV(1.55±0.33 versus2.14±0.62 mm3, P=0.044)和LVESV(0.79±0.17 versus1.41±0.54 mm3,P=0.008)。迷走神经牵拉治疗8周使心力衰竭大鼠的死亡率下降了83%。迷走神经牵拉治疗8周改善了心力衰竭大鼠心肌的显微结构。迷走神经牵拉治疗8周对于心力衰竭大鼠的心率和血压没有不利影响,是安全的。 结论: 1、通过结扎大鼠左冠状动脉前降支,从而造成大鼠的心肌梗死方法可以建立稳定的大鼠慢性心力衰竭动物模型。 2、血清脑钠肽测定与超声心动图测定心梗面积及LVEF等左室功能指标可以作为活体大鼠诊断心肌梗死后心力衰竭的标准,与大鼠处死后病理诊断相符合。 3、迷走神经短期72小时电刺激可以改善心肌梗死后慢性心力衰竭大鼠的心功能。增加心力衰竭大鼠心肌RYR2和SERCA2水平,改善大鼠心肌兴奋收缩耦联。迷走神经刺激对于心力衰竭大鼠的心率和血压没有不利影响,是安全的。 4、迷走神经长期牵拉刺激8周可以改善心肌梗死后慢性心力衰竭大鼠的心功能和预后,明显改善了心力衰竭大鼠心肌的显微结构。迷走神经牵拉治疗8周对于心力衰竭大鼠的心率和血压没有不利影响,是安全的。