阿霉素诱导制备兔扩张型心肌病模型

【摘要】  目的：探讨应用阿霉素静脉注射的方法制备扩张型心肌病及心力衰竭模型的可行性。方法：阿霉素（每周 2 mg/kg，共 8 周，总量 16 mg/kg）耳缘静脉注射，观察阿霉素组与对照组（生理盐水 2 mL/kg，共 8 周，总量 16 mL/kg）造模前后超声心动图的变化及组织病形态变化。结果：与对照组相比，阿霉素组的左室射血分数（LVEF）及左室短轴缩短率（FS）显著低于对照组（P < 0.001），且阿霉素组造模后 LVEF 及 FS 也明显低于造模前（P < 0.001），而对照组造模前后 LVEF 及 FS 无明显差异（P > 0.1），组织病理显示模型组心肌细胞不均匀肥大，细胞浓染，局部心肌胞浆空泡形成。结论：阿霉素诱导可制备兔扩张型心肌病及心力衰竭模型，可作为进一步研究其扩心病发病机制，寻求有效的方法，提供良好的动物模型实验基础。

【关键词】  实验动物模型；兔；阿霉素；扩张型心肌病

    〔Abstract〕  Objective To  approach  the  feasibility  of  preparing  dilated  cardiomyopathy  and  heart  failure models  of  animals  with  adriamycin.   Methods     To  inject  adriamycin  (2  mg/kg,  8  weeks;  total  doses  16  mg/kg)  and  normal  Saline  (2  mL/kg,  8  weeks; 16  mL/kg  in  sum)  respectively  into  study  group  and  control  group  through  auri-edge  veins  and  observe  the  changes  of  echocardiograph  and  histopathology. Results      Comparing  with  the  control  group  and  before  administration,  the  ejection  fraction  (LVEF)  and  shortening  fraction  (FS)  of  left  ventricle  of  study  group  is  significantly  lower  (P  <  0.001).  There  were  no  significantly  differences  of  LVEF  and  FS  before  and  after  injection  in  the  control  group  (P  >  0.1).  Uneven  hypertrophy  and  dark  dyed  of  cardiocytes,  cavitation  in  endochylema  of  part  cardiocytes  can  be  observed  in  the  histopathological  slices  of  the  study  model.    Conclusion     Adriamycin  can  be  used  to  prepare  the  dilated  cardiomyopathy  and  heart  failure  models  of  rabbits.  This  kind  of  model  can  be  used  in  research  of  pathogenesy  and  active  therapy  of  dilated  cardiomyopathy  effectively.

    〔Key  Words〕    Experimental  animal  model;  Rabbit;  Adriamycin;  Dilated  cardiomyopathy

    1    材料与方法

    1.1    实验对象

    健康新西兰大耳白兔 15 只（南京市第一动物实验中心提供，许可证号：SCXK [苏] 2002-2007），雌性，兔龄约 3 个月，随机分为实验组（10 只）和对照组（5 只），两组动物年龄、体重均无显著性差异。

    1.2    实验方法

    实验组：阿霉素（浙江海正药业股份有限公司生产）以生理盐水注射液稀释成 0.5 mg/mL，耳缘静脉注射，每周 2 mg/kg，共 8 周，总剂量 16 mg/kg。对照组：耳缘静脉注射与实验组同等剂量的生理盐水注射液，共 8 周。两组动物均于用药结束后第 3 周处死，并取部分心肌组织进行组织学观察。

    1.2.1    超声心动图的检查    采用 Sonasite 便携式彩超仪，L 型高频超声探头，频率 9~13 MHz，胸前脱毛后，分别于基础状态及用药结束后第 3 周，在非麻醉状态下经胸前壁测定实验组动物左心结构及功能。

    1.2.2    心肌形态学观察    两组动物均于末次用药后第 3 周静脉注射 10% 氯化钾注射液 2 mL/kg，使心脏停搏于舒张期，立即取下心脏，取左心室游离壁心肌组织，放入 4% 的多聚甲醛中固定 24 h 后石蜡包埋，2~4   m 切片，HE 染色，光镜下观察。

    1.2.3    统计分析    采用 SPSS 13.0 统计分析软件，所有数据以 x±s 表示。将各组基础状态与用药后第 3 周各参数行配对 t 检验，组间比较用两样本 t 检验，P < 0.05 为差异有显著性意义。

    2    结    果

    2.1    一般情况

    实验组 10 只兔子，第 1 次耳缘静脉注射阿霉素时死亡 1 只，后分别在给药第 5、8、10 周各死亡 1 只，死亡率 40%。第 6 周开始实验组兔子普遍出现大量脱毛、皮肤炎症、活动减少及食量减少，体重先增加后减轻。对照组均存活，一般情况无明显变化，体重较前增加。

    2.2    实验组动物造模前后左心结构及心功能的超声心动图改变

    经 8 周阿霉素耳缘静脉注射，实验组存活的 6 只兔子与用药前相比，左心各腔室明显扩大（见图 1）。左心室射血分数（LVEF）明显下降（P < 0.001），左室短轴缩短率（FS）明显下降（P < 0.001），且有 1 只兔子出现了心包积液；而对照组中，没有室腔的扩张、射血分数的下降以及心包积液的出现（见表 1）。

    2.3    组织形态学观察

    对照组心肌细胞纤长，排列整齐，核小，圆形或椭圆形，细胞间隙正常。实验组心肌细胞不均匀肥大、伸长，细胞核大，浓染，核型不整，局部心肌胞浆空泡形成，细胞间隙增大（见图 2）。

    3    讨    论

    心力衰竭的发病率和患病率正在逐年增加，是过去几十年的主要心血管疾病[1]。扩张型心肌病是以心肌细胞坏死、间质纤维化和胶原组织增多为主要病理特征，以心腔扩大、心律失常及反复心力衰竭为主要临床表现的一种重症心脏病。目前对该病尚无有效的方法，只是对症治疗，如纠正心衰、抗心律失常，但这并不能延缓病情的进展，患者心力衰竭会进行性加重，最终死亡。为进一步研究其发病机制，寻求有效的治疗方法，建立该病的实验动物模型提供实验基础就显得尤为重要。目前制备扩张型心肌病模型的方法有阿霉素兔耳缘静脉注射法、去甲肾上腺素兔耳缘静脉注射法、大鼠口服呋喃唑酮法及快速心室起搏制备犬扩张型心肌病模型等方法[2]。

    阿霉素是临床上常用的一种周期非特异性抗肿瘤化疗药物，对各期细胞均有作用，其作用机制在于直接插入 DNA 的双螺旋链，改变 DNA 的模板性质、抑制 DNA 聚合酶从而抑制 DNA 和 RNA 的合成，阻止癌细胞的增殖分裂。静脉用药后，阿霉素可迅速分布全身各器官组织，在抗肿瘤的同时，还形成超氧自由基，破坏细胞膜结构和功能，除出现骨髓抑制、脱发、消化道反应外，以心脏毒性最重，导致心力衰竭和心肌病的产生[3]，其对心肌毒害的机制为促使心肌脂质过氧化损伤，抑制心肌肌浆网 Ca2+ - ATP 酶活性，并激活心肌局部 RAS，使ATⅡ生成增多，从而导致细胞内钙超负荷[4]。本实验用常规剂量阿霉素耳缘静脉注射，经超声检查发现实验组兔子左心室较造模前明显扩大，心功能降低，并且有 1 只兔子出现心包积液，与临床表现类似，进一步的组织病检查也符合扩张性心肌病的改变，表明通过常规剂量阿霉素多次静脉注射，可成功建立兔心肌病及慢性充血性心力衰竭模型，其造价小，设备和技术要求低，可为研究该病的发病机制及新的治疗措施提供一种简便、可行的方法。最近兴起的干细胞移植治疗心血管疾病的研究，大多局限于对心肌缺血或心肌梗死的治疗研究，目前也有用兔骨髓间充质干细胞自体移植治疗阿霉素复制的扩张型心肌病，研究干细胞移植对于这种弥漫性的心肌损害的治疗效果[5]。

    此外，阿霉素制备扩张型心肌病模型的不足是，阿霉素致心力衰竭的同时，伴随着其他的毒副作用，如脱毛，腹泻，骨髓抑制等，从而增加了模型动物的死亡率。我们的经验是：①阿霉素起始稀释浓度最好为 0.5 mg/mL，可减缓其毒副作用，降低死亡率；②为了减少反复注射带来的局部组织损伤，可 1 周只给 1 次药物，量为 2 mg/kg，且从耳缘静脉最远端开始，注射局部涂搽硫酸镁；③体重增加显著，心衰比较严重时，可适当给予速尿，以减轻症状，降低死亡率；④局部炎症反应剧烈时，要及时注射抗生素，并且每天要局部消毒 2~3 次；⑤造模 3~4 周后，可能出现腹泻症状，要及时观察并且适当地纠正，以防脱水；⑥造模过程中，并不一定要连续 8 周给药，如果兔子基础状态差，脱水严重时，要纠正脱水后再给药；⑦最后，给药也有个体差异，有些兔子给药总量未达 16 mg/kg 时即可出现心力衰竭，要密切观察兔子的基础状态，并做出评价。

【】
  〔1〕Towbin JA, Bowles NE. The failing heart〔J〕. Nature, 2002, 415:227-233

〔2〕王智昊, 赵学忠. 扩张性心肌病变的实验动物模型研究〔J〕. 长春大学学报, 2006, 16(1):81-84

〔3〕Singal PK, Iliskovic N. Doxorubicin-induced cardiomyopathy〔J〕. N Engl J Med, 1998, 339(13):900-905

〔4〕Huang Xian mei, Zhu Wei hua, Kang Man li. Study on the effect of doxorubicin on expressions of genes encoding myocardial sarcoplasmic reticulum Ca2+ transport proteins and the effect of taurine on myocardial protection in rabbits〔J〕. Journal of Zhejiang University SCIENCE, 2003, 4(1):114-120

〔5〕李国草, 李庚山, 张静, 等. 兔骨髓间充质干细胞自体移植治疗扩张型心肌病的实验研究〔J〕. 中华心血管病杂志, 2004, 32(12):1095-1098