血液灌注的离体兔心共生支持系统模型研究
【关键词】 离体心脏
摘要：目的 研究间生态离体兔心支持系统模型的建立。〖HT5”H〗方法 32只大耳白兔随机分为16对。每对动物包括支持兔及取离体心脏的供体兔各1只。离体心脏经支持兔动静脉插管转流辅助。经过30min平衡期，30min缺血期，90min再灌注期。观察平衡期、再灌注30min、60min和90min支持兔辅助情况及离体心脏收缩压、心率及冠脉流量等。〖HT5”H〗结果 模型建立成功10对（62.5%）。支持兔可稳定辅助150min，离体心脏复苏后30min、60min和90min时左室舒缩压差（LVDP）与平衡期比较无差异，心率及冠脉流量较平衡期减低（P＜0.01）。〖HT5”H〗结论 离体心脏在支持兔辅助下可稳定工作，模型失败的主要原因为支持兔衰竭。
关键词：离体心脏； 血液灌注；共生支持
Experimental Study of Blood-Perfused Parabiotic 〖JZ〗Isolated Rabbit Heart Langendorff Preparation
Abstract: OBJECTIVE To introduce a system for study of function and metabolism in the isolated rabbit heart. 〖WTHZ〗〖HT5”H〗METHODS 32 rabbits were randomly divided into 16 experimental pairs, each pair consisting of a donor and support rabbit. Isolated hearts were supported by another animal through artery-heart-vein bypass. A 30 minute stabilization period was followed by 30 minutes of global normothernic ischemia, and by 90 minutes of reperfusion. The developed pressure, heart rate, coronary blood flow were measured at baseline, 30, 60 and 90 minutes after reperfusion.〖WTHZ〗〖HT5”H〗RESULTS 10 experimental model has been established successfully. After reperfusion left ventricular developed pressure differed little from that of the baseline data. But the coronary blood flow and heart rate were decreased（P＜0.01）.〖WTHZ〗〖HT5”H〗CONCLUSION The failure of the model was mainly due to the systemic failure of the support rabbit.
Key words：isolated heart; blood-perfused; parabiotic Langendorff
离体心灌注由最初的无血介质灌注到含血介质包括自体或异体红细胞灌注，直至由支持动物辅助循环，历经了上百年的史。离体兔心共生支持系统指离体心脏由支持兔辅助进行工作的改良Langendorff灌注模型。它最大限度地模仿了生理状态的冠脉流量及代谢水平，可以在特定的前后负荷下进行等容收缩，一方面可以保持生理的连续性以研究功能，另一方面离体状态便于测量代谢情况，达到了机械和生化的统一，因而可以研究与心室功能相关的过程［1］，近年来多用于心肌保护等方面的研究。它大致可分为由主动脉插管的逆行灌注方式和由左房插管的顺行灌注方式，也可两者结合使用。因逆灌插管操作简单便于快速恢复心肌灌注，本研究采用逆灌方式建立模型，以心肌保护为例进行研究。
1 材料与方法
1.1 实验动物
本实验采用日本大耳白兔（由解放军总实验动物中心提供）32只，体重2.0~2.5kg，雌雄不限。每次实验两只动物，随机分为供体兔与支持兔。主要装置包括变温水箱、血泵、压力、温度及心电图监测装置。
1.2 实验方法
血泵和管道使用平衡盐水加“706”代血浆预充。支持兔肌注复方氯胺酮（军事医学院研制）麻醉，首剂0.3ml/kg，每隔1小时可追加0.4ml；耳缘静脉注射肝素钠1000U/kg肝素化，每隔1小时追加2000U。仰卧位固定。气管切开吸入纯氧。右股动脉插管进行持续有创压力监测。股静脉及颈总动脉插管并连接灌注泵管。动脉血泵入Langendorff灌注装置，灌注离体心脏后泵入股静脉。维持支持兔收缩压＞ 80mmHg，必要时输注血液或“706”代血浆。供体兔麻醉，肝素化同上。5min后正中开胸取心脏，迅速将主动脉固定于灌注口开始灌注。结扎肺静脉、上下腔静脉，开放肺动脉。自左房切口向左室置入带有压力传感器的充液乳胶球，引导乳胶球至心室尖。乳胶球比左室容积稍大，以减小其在心室舒张期固有的不扩张特性［1］。调整乳胶球中注液量使左室舒压为10mmHg。左室2个电极与持续电描记监测器相连。右心室安放温度探针。冠脉流量可通过收集肺动脉一定时间内流出的血液测知。经30min平衡期后，如果离体心脏在舒缩压差（LVDP）为10mmHg时LVDP不能达到80mmHg，或30min平衡期内不稳定则从实验中剔除［2］。测定离体心脏的冠脉流量（CF）、心率（HR）、LVDP等基础值。停跳期开始时，关闭动脉泵及静脉泵，灌注停跳液St.Thomas液。灌注压80cmH2O。常温缺血30min后，开放血泵再灌注90min。实验全程150min。分别于再灌注30、60和90min时，在平衡期乳胶球体积下分别记录CF、HR、LVDP等数值。实验中监测支持兔的心电图，动静脉压力及电解质与血气，使维持平稳。实验中，支持动物可辅助至150min者认为模型成功建立。〖HT5K〗〖STHZ〗
1.3 统计学处理
计量资料以均数±标准差（〖AKx-〗±s）表示，组内比较采用t检验，P＜0.01为差异有统计学意义，采用Stata4.0统计软件进行统计学处理。
2 结果
2.1 16对实验动物建立模型过程中，10对成功，6对失败。〖JP2〗4例支持兔实验中出现衰竭，动脉引流端不能持续引出血液，管道动脉端出现血泡沫，导致离体心脏无法工作使实验失败。1例离体心脏由于冠脉气栓导致全心衰竭。1例实验结束后发现管道中有血栓形成。离体兔心共生支持系统建立情况见表1。表1 离体兔心共生支持系统建立情况（略）
2.2 共生支持系统对离体心的辅助效果如表2所示，在支持兔辅助下，离体心脏30min平衡期内稳定工作，复苏30min时LVDP、冠脉流量基本稳定，但随后有较明显的恶化趋势。表2 离体心脏停跳前后HR，LVDP，CF情况（略）注：〖HT6SS〗*与平衡期比较，P＜0.01
3 讨论
灌注心作为生化模型研究心脏代谢基本途径时大部分心脏为空瘪，心脏收缩但基本上不做功，所以不稳定，可能衰竭。1966年Ernest L.等人将一乳胶球置入左室，以使灌注心在一定负荷状态下保持做功。这时左室壁张力可在给定的左室容积下稳定几小时，心脏的收缩压可达到80~120mmHg，特别是一旦达到此压力，95%心脏将维持高峰压及舒张压达几小时，而高峰压变动不超过5mmHg ［1］。因此，从理论上说，离体心在支持动物的辅助下做功，只要支持动物平稳，离体心应可稳定较长时间，但实验中各种因素会影响辅助效果，如能否监测支持动物水电解质酸碱平衡并及时纠正，动静脉插管等操作的熟练程度等。本文中支持兔保留自主呼吸，转流150min内基本平稳。以前，为了避免血栓及溶血或抗凝剂及细胞成分对代谢的影响，这种标本是以无血介质进行灌注的。但无血介质携氧能力远低于血液本身，冠脉必须维持在高于体内生理状态下的流量。虽然模型具有稳定性这一优点，但心室功能随时间的推移而减退，以及随之而来的心肌含水量的增加却很常见。并且高流量使动静脉氧差的测量很困难，因为这个差值非常小。尽管降低灌注液的温度可以避免一些问题，但它也会降低心肌的代谢需求，仍然会减少动静脉氧差。KH液灌注的心脏只适合实验过程较短的研究［3］，血液灌注的间生态模型携氧能力增强，且冠脉流量及底物浓度能够刺激生理调节，心室功能维持时间长，心肌水肿明显减轻。但是血液被用作灌注介质时必须有其它支持动物，以起到氧合及过滤的作用［4］。心脏取出后，中多使用浸入0℃缓冲液使心脏迅速停跳，然后再进行操作的方法。但心肌与缓冲液的过大温差会造成心肌的损伤，需要平衡较长时间才可能恢复。实际取心脏操作中主动脉阻断致心肌恢复灌注，约需30-60秒钟时间，此间心脏维持跳动，迅速恢复灌注后，节律及舒缩无明显改变，因此操作熟练时可免去此降温停跳过程。建立模型的过程中，应注意几个方面：1）主动脉插管不可过深，以免阻塞冠状动脉开口，或伤及主动脉瓣。开始灌注后如左心渐胀，肺动脉无血液流出，心脏收缩减弱，应检查主动脉插管的深度。2）监测支持动物的鼻咽温或肛温，因转流中存在的热量散失，对小动物体温的影响，将直接影响到离体心脏的灌注质量。我们采用静脉端循环水保温的方法维持支持兔的体温。3） 管道预充过程中严格控制液体量，注意晶胶比，支持兔血液稀释度，必要时补充电解质。离体兔心共生支持系统提高了实验功效，节约了实验动物，减少了经费开支。模型可以通过模拟动物正常生理条件变化以及局部缺血、缺氧、药物和酶作用等对心脏的影响，是研究心肌保护乃至心脏移植的重要实验手段。
文献：
［1］Fallen, Erest L, William C, et al. Apparatus for study of ventricular function and metabolism in the isolated perfused rat heart［J］. J App Physiol,1967,22(4):836-839.
［2］Lawton JS, Hsia PW, Damiano RJ, et al. The adenosine-triphosphate-sensitive potassium-channel opener pinacidil is effective in blood cardioplegia［J］. Ann Thorac Surg, 1998,66:768-773.
［3］Schmitz SS, Seyfried E, Schwanke U, et al. The isolated rabbit heart: comparison between five different modifications［J］. Herz,2002 , 27(8):803-813.
［4］Bergmann SR, Clark RE, Sobel BE. An improved isolated heart preparation for external assessment of myocardial metabolism［J］. Am-J-Physiol, 1979, 236(4): H644-661.
