张 伟，许 静，汤小江，王 婷，何建军，施秉银，王惠芳，王丽君

（西安交通大学第一附属医院：1.乳腺外科；2.内分泌科；3.心内科，陕西西安 710061）

大鼠急性心肌梗死模型建立的影响因素

张 伟1，许 静2，汤小江1，王 婷3，何建军1，施秉银2，王惠芳2，王丽君3

（西安交通大学第一附属医院：1.乳腺外科；2.内分泌科；3.心内科，陕西西安 710061）

目的 探讨在非人工通气条件下体质量、胸廓前后径与左右径的比例对大鼠急性心肌梗死（AMI）模型建立的影响以及梗死后左室功能的变化。方法 按体质量将SD大鼠随机分为4组：A组30只（200～250g），B组90只（250 ～300g），C组60只（＞300g）及D组20只（假手术组）。在非人工通气条件下，测量胸廓径线后，通过开胸结扎左冠状动脉前降支（LAD）建立心肌梗死模型；同时记录心电图变化，观察并测量AMI术后2周、4周的心室壁厚度、室壁运动情况及心脏功能的变化。术后2周开胸，观察心脏大体形态的改变；同时取心脏标本行HE染色并观察心肌组织超微结构。以上数据通过SPSS13.0统计软件进行分析。结果 ①经过30次实验后成功建立第1只大鼠AMI模型，100次实验后成模率逐渐稳定在83％左右；②与A组比较，B组、C组大鼠AMI成模率较高（P＜0.05），B组、C组成模率无差异（P＞0.05）；③未发现大鼠胸廓的前后径与左右径的比值与成模率有相关性（P＞0.05）；④术后2周开胸，见缺血区心肌颜色发白，室壁运动减弱。HE染色及电镜下可见心肌细胞丢失溶解，心肌结构不完整，肌丝断裂，大量纤维及胶原组织增生，线粒体染色变深，嵴模糊、水肿；⑤与D组相比，心梗组术后2周、4周的左室舒张末期内径（LVEDd）和左心室收缩末期内径（LVESd）增加（P＜0.05），左心室射血分数（EF值）和心率下降（P＜0.05）。结论本方法可以成功建立大鼠AMI模型并出现心功能的改变；大鼠体质量是在非人工通气条件下建立AMI模型的重要因素，而胸廓的径线对模型成功率的影响还需进一步证实。

体质量；胸廓径线；非人工通气；心肌梗死；动物模型；左室功能

心肌梗死是威胁人类生命的重大疾病，而目前研究人类心肌梗死的病理、诊断及治疗的重要手段主要是通过心肌梗死动物模型的建立与应用。因此，模型的存活时间、可重复性及稳定性对于心肌梗死的基础研究有着重要的应用价值［1］。因为大鼠的冠状动脉系统侧支循环较少、变异性低、同时相对稳定，所以是冠脉疾病模型制备及研究的良好动物模型来源［2－4］。目前，此模型的制备较多采用操作复杂、损伤大、耗时长的剪断胸骨或肋骨和气管插管呼吸机辅助正压通气开胸的方法，影响模型存活率。目前已有文献［5］提出了在非人工通气条件下即不采用气管插管呼吸机辅助通气的方法建立大鼠AMI动物模型的方法，但未分析大鼠体质量、胸廓径线对模型成模率的影响。故本研究通过测量大鼠体质量、胸廓前后径，并计算出前后径的比例，来研究其对非人工通气下大鼠AMI模型成功率的影响。

1 材料与方法

1.1 实验动物 健康成年雄性SD大鼠200只，体质量200～400g（西安交通大学医学院实验动物中心提供），所有动物符合动物美国NIH发布的实验动物应用、保护指南和实验管理条例，已得到动物实验管理委员会的批准。适应性饲养1周。

1.2 仪器与试剂 透射电镜（西安交通大学医学院提供），BL－420生物机能实验系统（西安交通大学第一附属医院心内科实验室提供），多功能超声诊断仪（Philips），乌拉坦（西安化学试剂厂）；游标卡尺、称重仪、手术刀、剪子、镊子、手术缝合针、缝合线、碘伏和乙醇（购于西安化学试剂厂）等。

1.3 动物分组 所有SD大鼠适应性饲养1周，按体质量随机分为4组：A组30只（200～250g），B组90只（250～300g），组为C组60只（300～400g）及D组20只（假手术组）。

1.4 模型的建立 大鼠称重后，200g/L乌拉坦以0.7mL/100g的剂量腹腔注射麻醉。固定于手术台上，由助手在第4肋水平测量胸廓前后径以及左右径并记录数值。常规术区备皮、消毒、铺巾，同时连通生理记录仪，记录Ⅱ导联心电图，大鼠开放气道后，在非人工通气状态下，于胸骨左缘第4肋间剪开皮肤，充分暴露术野，钝性分离胸大肌和前锯肌。术者用止血钳沿胸骨左缘第4肋间穿入胸腔，迅速分离肋间肌并撑开肋骨，露出心脏。助手将右手食指置于左肋弓缘下，左手拇指与食指、中指置于两侧胸部，并适当持续用力快速挤出心脏；术者于左心耳与肺动脉圆锥交界处平左心耳下缘2mm处，用6－0无损伤缝合线将左冠状动脉前降支（left anterior descending coronary artery，LAD）近端结扎。进针深度约为1.5mm，结扎后立即将心脏放回，排出胸腔内气体，立即行心外按压。观察呼吸平稳、心电图心律正常后，缝合皮肤。肌肉注射青霉素钠10万单位，连续3d，用于预防感染。术后保暖，大鼠左侧卧位，保持呼吸道通畅，防止舌后坠，保持饲养环境卫生，保证饲料充足。假手术组只挂线不接扎。成模率的计算：成模率（％）＝单次手术成模的个数/单次手术个数的总数×100％。

1.5 心电图的监测 采用BL－420生物机能实验系统动态记录肢体标Ⅱ导联心电图变化。

1.6 心脏超声监测 大鼠AMI后2周、4周，再次用200g/L乌拉坦以0.6mL/100g行腹腔注射麻醉，并进行固定。由有小动物超声检查经验的超声科医师用Philips多功能超声诊断仪进行大鼠心脏超声检查并观察、记录室壁运动以及心室壁厚度情况。同时测量术后2周、4周左室舒张末内径（LVEDd）、左室收缩末内径（LVESd）、左室射血分数（EF，％）及心率（HR）的变化。

1.7 心脏大体形态及心肌组织病理学观察 大鼠AMI后2周再次开胸，观察LAD供血区的梗死面积、室壁颜色变化、搏动幅度。处死10只大鼠，取出心脏，观察梗死区心室壁厚度变化；同时行HE染色观察心肌组织病理学改变。

1.8 超微结构的观察 取同一心梗部位组织，常规处理后，应用透射电镜观察心肌组织超微结构变化。

1.9 统计学分析 应用SPSS 13.0软件进行统计处理。成模与成模率直接计算得出，其他结果以（珔x±s）表示。成模率与胸廓的前后径与左右径比值的相关性采用线性相关分析，两组间均数比较采用独立样本t检验，配对数据采用χ2检验进行分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 模型成模率分析 200只健康SD大鼠进行手术（包括假手术组20只），125只成功并存活。8只因血管变异结扎部位不确切而未成功；30只因发生严重气胸以及纵膈摆动死亡；2只大鼠在手术前因麻醉剂过量死亡；10只因术后出现室速和（或）室颤而死亡；5只损伤肺脏死于呼吸衰竭。

2.2 AMI大鼠成模曲线图 本实验第1只大鼠急性心梗模型成功在30只后成功，成模率逐渐提高，于100只大鼠后成模率逐渐稳定在83％左右（图1）。每次实验大鼠数大约为10只。

图1 大鼠成模率曲线图Fig.1The curve of modeling success rate

2.3 大鼠体质量、胸廓各径线与AMI成模率的关系在体质量方面，与A组比较，B组以及C组大鼠成模率增高（P＜0.01）。B组与C组比较，成模率无差异（P＞0.05），B组与C组大鼠胸廓的前后径与左右径比值在1.08左右，但进一步进行相关分析发现，A、B、C三组中成模率与胸廓的前后径与左右径比值之间无相关性（P＞0.05，表1）。

表1 大鼠体质量、胸廓各径线与AMI成模率的关系Tab.1 Correlation between thoracic lines，rat weight and modeling success rate

2.4 模型建立后心电图的改变 AD结扎后5min，生理记录仪示Ⅱ导联心电图呈现心率减慢，QRS波 R峰峰值减低，随即出现ST段抬高和ST－T融合，大于0.3mV（图2）。

图2 心肌梗死后心电图的变化Fig.2Changes of electrocardiogram after AMI

2.5 心脏大体形态及组织病理学的改变 大鼠AMI 后2周开胸，结扎的LAD支配区与周围心肌形成明显分界，此部位颜色发白，局部室壁运动减低或消失。心脏横切面提示梗死区室壁明显变薄，梗死区域纤维化，心室壁明显变薄且成透亮白色。HE染色可见梗死区大量纤维及胶原组织增生，心肌细胞丢失殆尽，肌纤维排列紊乱，残存的心肌结构不完整，纤维组织增生，间质网络结构破坏，肌丝断裂（图3）。

图3 AMI模型2周心脏大体形态及组织病理学改变Fig.3General changes and pathological changes of the AMI model after 2weeks（HE，×100）

2.6 心肌超微结构的变化 心梗后2周镜下肌细胞内局灶性肌纤维溶解、稀疏，线粒体染色变深，嵴模糊、水肿；4周镜下见肌膜下水肿，线粒体嵴模糊，细胞核外水肿，肌丝溶解、断裂，呈局灶性变性，间质内大量胶原纤维增生（图4）。

2.7 心脏超声结果 心梗组术后2周运动幅度可，左心室腔稍扩大；术后4周左心室腔较2周时扩大，运动幅度下降，室壁变薄；假手术组术后2周、4周左心室腔、运动幅度正常。与假手术组相比，两组左室功能示，心梗组术后2周、4周的LVEDD和LVEDs增加（P＜0.05），EF值和心率下降（P＜0.01，P＜0.05，表2、图5）。

图4 心肌超微结构的变化Fig.4Ultrastructural changes of cardiac muscles

表2 心梗后2周和4周心脏超声的结果Tab.2 Echocardiographic results two weeks and four weeks after AMI

3 讨论

心肌梗死动物模型的制作是研究人类心肌梗死病理、诊断及治疗的重要手段之一。大鼠心梗模型的成功与否受到诸多因素影响，如大鼠的体质量、麻醉药物的种类以及剂量、手术者的熟练程度、术后的环境温度以及湿度等。此模型的制备目前较多采用操作复杂、损伤大、耗时长的剪断胸骨或肋骨和气管插管呼吸机辅助正压通气开胸的方法［6－10］，影响模型存活率。结扎冠状动脉是心肌梗死动物模型最主要的制作方法，它比电凝［11］、化学物诱导［12］、药物诱导［13］、冷冻［14］等方法更符合临床心肌梗死发生的病理改变。有研究认为SD大鼠是建立心肌梗死模型的最佳动物材料［15］，因为它容易饲养、耐受性良好、经济投入低。

图5 心肌梗死心脏超声改变Fig.5Changes of echocardiographic after AMI

目前已有文献提出了在非人工通气条件下即不采用气管插管呼吸机辅助通气的方法建立大鼠AMI动物模型的方法［5］。研究我们发现大鼠急性心肌梗死模型建立的影响因素有麻醉药物的种类、术者因素、大鼠的体质量、胸廓前后径与左右径的比例以及术后护理、环境因素等有关。在非人工通气条件下制作大鼠急性心肌梗死模型，该方法创伤小，出血少，快速、准确定位，手术时间短，术后恢复快，感染的机会大大降低为后期实验奠定基础。

有文献报道麻醉药物的种类可以影响大鼠AMI模型的成功率［2］。多种麻醉药如复合麻醉药［16］、戊巴比妥［17］和氯胺酮等均可用于大鼠麻醉，常用的麻醉药物还有乌拉坦以及水合氯醛。研究发现，水合氯醛可引起大鼠心律失常，干扰研究结果［2］。本研究采用200g/L乌拉坦以0.7mL/100g腹腔注射，注射途径方便，其价格便宜，注射后10min左右起效，麻醉深度适中，术后苏醒以及自主呼吸恢复快，是较理想的大鼠麻醉药物。再者模型制备成功的影响因素还有手术环境及温湿度控制，本实验中温度控制在25～27℃之间、相对湿度为50％左右，与李秋菊等报道相一致［18］。

人类研究疾病模型的制备至关重要，现代临床医学研究更离不开动物实验，AMI模型制备与手术者的熟练程度、手术技巧、精细操作的能力，对大鼠心脏血管的解刨位置的熟悉程度以及环境、大鼠的个体差异等等均有关系。绘制的学习曲线显示本实验第1只大鼠急性心梗模型成功在30只后成功，成模率逐渐提高，于100只大鼠后成模率逐渐稳定在83％左右，从学习曲线中，我们体会到制作大鼠AMI模型过程亦是一个逐渐熟练，循序渐进以及对模型掌握程度逐渐提高的过程。

体质量在AMI模型建立中起到非常重要的作用。本研究中，A组大鼠体质量最低，其与B组、C组相比，A组大鼠模型成功率明显较低（P＜0.05），此结果与国内部分结果相似［5］。分析原因可能与大鼠体质量小，对手术以及麻醉耐受力差有关；再者大鼠体质量小，心脏血管发育不完备，血管纤细，解刨位置不明显，结扎难度高亦影响成模率。本研究还显示，B组及C组大鼠体质量均较大，成模率均较高，两组间无统计学的差异（P＞0.05），此结果与国内文献报道存在差异［17］。可能原因：①与300g以上大鼠造模数量不同有关；②与手术技巧、精细操作的能力，对大鼠心脏血管的解刨位置的熟悉程度以及环境、大鼠的个体差异等等均有关系。③与术者和助手的配合程度有关。

目前，尚未检索到关于SD大鼠胸廓前后径与左右径的比例对模型成功率的影响。本研究中，成模率较高的两组中大鼠胸廓前后径与左右径的比例在1.08，且在体质量较大的大鼠中（体质量在300g以上的C组）亦有较高的成功率，但进行统计学分析无明显相关性（P＞0.05）。因此，胸廓径线可能不是影响模型成功率的重要因素。关于二者之间的相关性仍需进一步证实。

正常的心肌组织显示心肌细胞形态完整，界限分明，胞浆中横纹肌清晰可见，细胞核呈椭圆形。本实验中，在成模后2周、4周再次开胸，我们发现结扎的LAD支配区与周围心肌形成明显分界，此部位颜色发白，局部室壁运动减低或消失。HE染色可见梗死区大量纤维及胶原组织增生，心肌细胞丢失殆尽，肌纤维排列紊乱，残存的心肌结构不完整，纤维组织增生，间质网络结构破坏，肌丝断裂。电镜下可见心梗后2周肌细胞内局灶性肌纤维溶解、稀疏，线粒体染色变深，嵴模糊、水肿；心梗后4周肌膜下水肿，线粒体嵴模糊，细胞核外水肿，肌丝溶解、断裂，呈局灶性变性，间质内大量胶原纤维增生，支持模型成功。

通过本实验，我们发现在梗死后2周左心室腔稍扩大；术后4周左心室腔较前扩大，前壁变薄，运动幅度下降。与假手术组相比，心梗组术后2周、4周的LVEDd和LVESd增加（P＜0.05），EF值和心率下降（P＜0.05）。我们发现心梗组中大鼠心率减慢，与魏峰等［5］报道相一致。究其原因可能是心梗组大鼠行心脏超声检查时，处于麻醉状态，故心率慢考虑与麻醉有关。我们的心梗模型术后2周即出现心功能的改变与国外相关报道相一致［19－21］。

综上所述，本实验方法可以成功建立大鼠AMI模型并出现心功能的改变；大鼠体质量是在非人工通气条件下建立AMI模型的重要因素，而胸廓的径线对模型成功率的影响还需进一步证实。本研究通过总结亲身的造模经验和方法，并通过体表心电图、心脏超声和病理染色、电镜等方法进一步验证了模型建立的高效性和稳定性，同时观察了心肌梗死后左室功能变化，为进一步有关心梗疾病的研究奠定了基础，值得推广应用。

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（编辑 卓选鹏）

The influencing factors for establishing a model of acute myocardial infarction in rats

ZHANG Wei1，XU Jing2，TANG Xiao－jiang1，WANG Ting3，HE Jian－jun1，SHI Bing－yin2，WANG Hui－fang2，WANG Li－jun3
（1.Department of Breast Surgery；2.Department of Endocrinology；3.Department of Cardiology，the First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710061，China）

Objective To study the effects of weight and anteroposterior diameter－to－transverse diameter ratio on establishing a model of acute myocardial infarction（AMI）in rats without artificial ventilation and changes in left ventricular function after infarction.Methods Healthy SD rats were randomly divided into group A（200－250 g），group B（250－300 g），group C（＞300 g），and group D（control group）.The left anterior descending （LAD）coronary artery was ligated to establish a model of myocardial infarction under spontaneous breathing condition immediately after thoracic lines were measured.And changes of electrocardiography were recorded after model establishment.At 2 and 4 weeks after AMI，we observed ventricular wall thickness and ventricular wall motion and measured the changes of cardiac function.Histomorphological changes and myocardial ultrastructure of the heart were observed under thoracotomy 2 weeks after operation.The above data were analyzed by SPSS13.0 statistics software.Results ①The first AMI rat model was established successfully after 30 times of experiments，and after 100 times the model’s success rate gradually stabilized at about 83％.②Group B and group C had a higher model success rate than group A（P＜0.05），but group B and group C did not differ in modeling success rate（P＞0.05）.③There was no association between the rate of rat thoracic line and modeling success rate（P＞0.05）.④Two weeks after thoracotomy，ischemic myocardial color was white，and ventricular wall motion decreased.HE staining revealed that cardiomyocytes disappeared and were replaced by fibrous tissues and collagen.Remnant cardiomyocytes were arranged disorderly and myofibers were fractured，with interstitial damage and hyperplasia of fibrous tissue.Visible muscle cells were sparse and dissolved，the mitochondria had darker staining，blurred cristae，and edema under electron microscopy.⑤Compared with group D，2 weeks and 4 weeks after myocardial infarction，left ventricular end－diastolic diameter（LVEDD）and left ventricular end systolic diameter（LVEDs）increased（P＜0.05），but EF values and heart rate dropped（P＜0.05）.Conclusion By this method，a model of AMI in rats can be established successfully and the heart function is changed.Under the condition of non－artificial ventilation，the weight of rats is an important factor for establishing AMI model.However，we have not confirmed the effect of thoracic lines on establishing AMI model yet.

weight；thoracic line；non－artificial ventilation；acute myocardial infarction；animal model；left ventricular function

R542.2

A

10.7652/jdyxb201602013

2015－07－22

2015－12－25

陕西省社会发展科技攻关项目资助（No.2015SF101）；西安交通大学第一附属医院院基金资助（No.2014YK26）Supported by the Social Development of Technology Research Projects Foundation of Shaanxi Province（No.2015SF101）and the Foundation of the First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University（No.2014YK26）

许静.E－mail：254309205@qq.com

优先出版：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1399.R.20160201.1840.002.html（2016－02－01）