关于卡维地洛对大鼠心肌梗塞后左室功能及胶原改建的影响

　　　　　　作者：张军，贾国良，王海昌， 张荣庆

【关键词】 心肌梗塞

　　【Abstract】 AIM： To observe the effects of carvedilol injection on the left ventricular function and collagen remodeling of non-infarcted area after myocardial infarction. METHODS： Six sham operated SD rats served as controls (sham). Fifty rats with a model of myocardial infarction were randomly pided into nine groups. The rats were treated with carvedilol injection (2 mg・d－1 intraperitoneal injection) and/or captopril (2 g・L－1 drinking water). Acute myocardial infarction (AMI) group did not receive any drug treatment. The animals were sacrificed 4 weeks or 8 weeks after coronary artery ligation. The levels of plasma angiotensin Ⅱ and plasma aldosterone (by RIA) and left ventricle function (by catheter measuring ) were studied at different times. The collagen content (hydroxyproline levels) and the ratio of type Ⅰ and Ⅲ collagen (by immunohistochemical staining) of noninfarcted area were also assessed in all rats at the fourth or the eighth week. RESULTS： Compared with those of the AMI group， both carvedilol and captopril decreased the levels of plasma and myocardium angiotensin Ⅱ and plasma aldosterone at the eighth week ( P&<005) and carvedilol improved systolic and diastolic function (P&<005). Compared with those of the sham group， both collagen content (hydroxyproline levels) and the ratio of type Ⅰ/Ⅲ collagen of noninfarcted area (including the infarct border) increased in AMI 4 and AMI 8 group (P&<0.05) . The hydroxyproline levels and the ratio of type Ⅰ/Ⅲ collagen significantly decreased after carvedilol and/or captopril treatment compared with those of the AMI group at the fourth or the eighth week (P&<0.05). CONCLUSION： Carvedilol can improve the cardiac function after myocardial infarction and has beneficial effects on the left ventricular collagen remodeling .

　　【Keywords】carvedilol; myocardial infarction; collagen; ventricular function， left

　　【摘要】 目的： 在实验性大鼠心肌梗死模型上观察卡维地洛对心梗后左室功能及胶原改建的影响.方法： 心梗后腹腔注射卡维地洛注射液4 wk或8 wk，用放免法测定血浆、心肌血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)及血浆醛固酮(ALD)，动脉插管测定大鼠心功能，氯胺T法测定非梗塞区左室心肌羟脯氨酸含量，免疫组织化学法测定Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原含量的变化.结果：与心肌梗死对照组相比，卡维地洛可降低8 wk时的血浆、非梗死区心肌AngⅡ及血浆ALD水平（P&<005）；治疗4 wk和8 wk后可明显升高+dp/dtmax及dp/dtmax水平（P&<005），减少非梗死区左室心肌羟脯氨酸的含量;降低非梗死区心肌Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原蛋白比值（P&<0.05）.结论：卡维地洛对心梗后左室功能及胶原改建可产生有益的影响.ACEI类药物对逆转左室重塑也有有益的作用，二者在治疗上有协同作用.

　　【关键词】 卡维地洛；心肌梗塞；胶原；心室功能，左

　　0引言

　　急性心肌梗死（AMI）后左室重塑是心梗后心衰发病过程中的一个重要病理过程，也是近年来心血管领域的研究热点之一.1996年美国卡维地洛（carvedilol）心力衰竭研究首次通过大规模临床试验证实β受体阻滞剂能显著降低心力衰竭患者的死亡率［1］，1999年MEIRIT和CIBISII试验分别通过对美托洛尔与比索洛尔的观察进一步证实了上述结论［1］.但β受体阻滞剂确切的作用机制尚不清楚.我们采用大鼠实验性心肌梗死模型，试图观察该药对心梗后左室重构和心脏功能等方面的影响.

　　1材料和方法

　　1.1材料SD大鼠60只，体质量200 g左右，雌雄不拘（第四军医大学实验动物中心提供）.卡维地洛粉剂，开搏通粉剂，大鼠I型和III型胶原单抗试剂盒（晶美公司）.血管紧张素Ⅱ（ AngⅡ）试剂盒（中国北方生物技术研究所），醛固酮（ALD）试剂盒（美国DPC公司）.多道生理记录仪，动物手术用人工呼吸机，图像分析仪.

　　1.2方法

　　1.2.1动物模型的制备参照文献［2］，30 g・L-1戊巴比妥钠30 mg・kg-1 ，ip， 结扎大鼠左冠状动脉前降支，造成心肌梗死模型，共有50只大鼠进入实验.动物随机分为9组 ① 假手术对照组(sham组)6只，气管插管，接人工呼吸机，开胸暴露心脏， 相当于冠脉结扎部位穿线，然后立即缝合，常规饲养4 wk; ② 心肌梗死对照组，心梗造模后常规饲养4 wk及8 wk; ③ 卡维地洛4 wk（CAR4）组及8 wk（CAR8）组各5只，心梗造模后1 wk开始，腹腔注射卡维地洛2 mg・kg-1・d-1;④ 开博通4 wk(CAP4)及8 wk(CAP8)组各5只，心梗造模后将开博通按2 g・L-1的浓度溶解于水中，动物自由饮水4 wk或8 wk；⑤ 卡维地洛+开博通4 wk组(CAR+CAP4)及8 wk组各6只，卡维地洛注射液2 mg・d-1浓度，开搏通2 mg・d-1，ip，4 wk或8 wk.4 wk及8 wk时分别称体质量后处死动物，并测定血液动力学和心功能指标.

　　1.2.2血液动力学和心功能测定参照文献［3］方法，30 g・L-1戊巴比妥钠30 mg・kg-1，ip，麻醉大鼠，固定后分离右侧颈总动脉，插入内充肝素生理盐水的塑料管至升主动脉，稳定20 min后用多道生理记录仪描记动脉收缩压（SBP）及舒张压（DBP），然后插管至左室腔，稳定20 min后描计左室收缩末压（LVSP）、左室舒张末压（LVDP）以及左室最大收缩、舒张末压微分（±dp/dtmax），以反映左室功能.

　　1.2.3血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)及血浆醛固酮(ALD)测定血浆、非梗死区心肌血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)及血浆醛固酮(ALD)测定采用放免法、按试剂盒说明书操作.心肌取材于左室非梗死区，血浆及心肌标本的处理参照文献［4］.

　　1.2.4非梗死区（梗死周边）心肌胶原含量测定

参考文献

　　1.2.5免疫组织化学测量非梗死区(含梗死周边区)Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原蛋白的比值参照文献［6］制作心肌Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白含量的免疫组化切片.将左室乳头肌水平下的心肌立即用甲基纤维树脂(OCT)包埋，标本置液氮中保存.连续水平冰冻切片两张(5～8 μm)，一张用于I型胶原蛋白染色，一张用于Ⅲ型胶原蛋白染色.按标准技术进行免疫组化标本切片染色操作.然后在图像分析仪上进行I型及Ⅲ型胶原蛋白的相对定量分析.

　　统计学处理：所有计量资料均以x±s表示，用SPSS 11.0进行分析.多组均数间的比较采用最小显著差法.

　　2结果

　　2.1卡维地洛对大鼠心梗后4wk及8wk血流动力学和心功能的影响与sham组比较，AMI4组及AMI8组的血压降低，LVDP升高（P&<005）.与AMI4组相比，CAR4组的血压无显著改变（P&>005），但+dp/dtmax及dp/dtmax测值明显升高；CAP4及CAR+CAP4组的血压水平均明显降低（P&<005），LVDP显著下降、-dp/dtmax升高（P&<005）.与AMI8组相比，CAR8组的SBP，LVSP及+dp/dtmax及dp/dtmax测值明显升高（P&<005），LVDP显著下降（P&<005）；CAP8组的SBP，LVSP，LVDP显著下降，+dp/dtmax及dp/dtmax测值明显升高（P&<005）；CAR+CAP8组上述指标水平的变化与CAP8组相似（P&<005）.提示卡维地洛可增加4周的心脏收缩功能.8 wk时，卡维地洛对收缩和舒张功能均有改善作用(Tab 1).

　　表1卡维地洛对心梗大鼠4 wk及8 wk血压和心功能的影响（略）

　　Tab 1Effect of carvedilol on the blood and left ventricular function of the rats with myocardial infarction at the fourth or the eighth week (略)

　　2.2卡维地洛对心梗大鼠血浆、非梗死区心肌血管紧张素Ⅱ及血浆醛固酮含量的影响与Sham组比较，AMI2组的AngⅡ， ALD增加；AMI8组的AngⅡ增加，ALD降低（P&<0.05）.与AMI4组相比，CAR4组血浆、心肌的AngⅡ及ALD水平无明显改变（P&>005）;CAP4及CAR+CAP4组上述指标水平均降低（P&<0.05）.与AMI8组比较，CAR8组的血浆及心肌AngⅡ及ALD水平均显著下降（P&<0.05）；CAP8及CAR+CAP8组上述指标水平亦明显下降（P&<0.05，Tab 2）.

　　表2卡维地洛对心梗大鼠血浆、非梗死区心肌血管紧张素Ⅱ及血浆醛固酮水平的影响 (略)

　　Tab 2Effect of carvedilol on the levels of plasma，noninfarcted myocardial angiotensin Ⅱ(Ang Ⅱ) and plasma aldcolerone(ALD) in the rats with myocardial infarction(略)

　　2.3卡维地洛对心梗大鼠非梗死区心肌胶原含量的影响以羟脯氨酸作为心肌胶原含量的指标，可见与Sham组相比，AMI4及AMI8组非梗死区心肌胶原含量明显增加（P&<005）.与AMI4及AMI8组比较，卡维地洛及开搏通各组的羟脯氨酸水平均显著降低（P&<0.05）.但CAP＋CAR4及CAP＋CAR8组未显示作用增强(Tab 3).

　　表3卡维地洛对心梗大鼠非梗死区左室心肌羟脯氨酸含量的影响(略)

　　Tab 3Effect of carvedilol on the hydroxyproline levels of left ventricular noninfarcted myocardium in the rats(略)

　　2.4卡维地洛对心梗大鼠非梗死区心肌Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原蛋白的比值的影响左室非梗死区心肌I型胶原和III型胶原蛋白的比值测定显示：与Sham组比较，AMI4及AMI8组的比值上升(P&<005).与AMI4或AMI8组比较，卡维地洛及开搏通各组Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原比值均显著下降(P&<005).但CAP＋CAR4及CAP＋CAR8组未显示作用增强(Tab 4).

　　表4卡维地洛对心梗大鼠非梗死区心肌Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原蛋白的比值的影响(略)

　　Tab 4Effect of carvedilol on the ratio of type Ⅰ，Ⅲ collagen of left ventricular noninfarcted myocardium in the rats with myocardium infarction(略)

　　3讨论

　　研究表明，急性心肌梗死后第四周，半数以上的病例左室形态发生显著的改变，即发生左室重构，1／4的病例左室机能显著受损［1～5］，左室重构是引起心力衰竭发生的直接原因.心梗后出现心力衰竭以前是以利尿剂和洋地黄作为基础治疗药物，它们虽然可以帮助缓解症状，却不能降低患者的死亡率.抑制肾素血管紧张素（RAS）的药物应用于临床、特别是血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）应用于左心室功能不全后，使血流动力学、症状和预后均获得改善.ACEI用于临床治疗是基于内源性神经内分泌激素活性升高的理论.实验［6］证明它还具有逆转左室重构作用，被认为是抗重构剂.本实验结果显示开搏通对心梗后心衰大鼠的血液动力学和心功能有明显改善作用，与文献报道结果一致.

　　1996年美国卡维地洛心力衰竭研究首次通过大规模临床试验证实β受体阻滞剂显著降低心衰患者的死亡率，研究表明ACEI降低绝对年死 亡率约为1.5％，而β阻滞剂为3.5％.两者相结合最高估计为5％［7，8］.由于卡维地洛在治疗上的显著作用，使其成为美国FDA批准用于治疗心力衰竭的第一个β受体阻滞剂.卡维地洛治疗心衰的确切机制尚不明了，对急性心肌梗死后左室重构和心功能的远期影响缺乏详细研究.本实验资料提示，卡维地洛对实验性心梗后4 wk及8 wk的心功能均有明显改善作用.这种作用不仅表现在收缩功能上，而且对舒张功能也有明显作用.LVDP 4 wk时并未降低，但8 wk时却基本正常；-dp/dtma×8 wk时也进一步增强，同时8 wk时收缩功能的改善也更为显著，说明卡维地洛在心肌梗死晚期对心功能仍有改善作用.

　　心肌的胶原网状结构在维持心室舒张功能上有重要作用［9］.已知心肌胶原纤维主要由I型和Ⅲ型胶原蛋白组成［10］.其中I型占80%-85％，Ⅲ型占11%左右.I型胶原主要聚合成粗纤维，其僵硬度大，弹性和回缩力小.Ⅲ型纤维主要构成细纤维，伸展性较大［11，12］.本研究证实，心梗后左室非梗塞区胶原含量增加，心肌I型胶原和III型胶原蛋白的比值上升，从而增加心室的僵硬度，使心肌舒张功能下降.已有研究［13～15］证实，心肌的肾素－血管紧张素－醛固酮系统在胶原基质的生化改建中发挥重要作用，ACEI类药物可改善心梗后胶原的代谢异常.而本实验资料显示，开搏通治疗组非梗死区心肌胶原含量显著降低，减轻了心肌纤维化程度及左室重构程度，与文献报道相符.实验结果还显示应用卡维地洛后大鼠非心梗区心肌胶原的含量较心梗对照组减少，基本恢复至正常水平；且心肌I型胶原和Ⅲ型胶原蛋白的比值也有下降趋势.说明卡维地洛可抑制梗死后胶原纤维的增生或减少胶原的沉积.卡维地洛对大鼠心梗后左室舒张功能改善的机制虽不清楚，但从本实验资料推测，卡维地洛可能是由于抑制了非梗死区胶原纤维的增生和改变了I型和Ⅲ型胶原的比值，从而改变了左室的顺应性，改善了心室的舒张功能.卡维地洛治疗4 wk组血浆AngII及ALD的浓度的改变尚不明显，但治疗8 wk时较心梗组明显降低；提示卡维地洛可能是由于降低了局部心肌组织中AngII及ALD的水平，从而减少了对胶原增生的刺激作用.

参考文献

　　［1］Luo XJ. Improvement of vascular structure and function and clinical effects by cilazapril therapy in hypertention［J］. Xinxueguan Jibing Jinzhan (Adv Cardiol Chin)， 2001;22(1):1-5.

　　［2］ Jugdull BI， Kban MI， Jugdull SJ， Tian L. Effect of prolonged inotropic stimulation on ventricular remodeling during healing after myocardial infarction in the dog : mechanistic insights ［J］. JACC， 1996;27:1787-1792.

　　［3］Sharpe N. Ventricular remodeling following myocardial infarction［J］. Am J Cardiol， 1992 ; 70 (9) :20－24.

　　［4］Davidoff R. Spetial and temporal variability in the pattern of recovery of ventricular geom. etry and function after acute occlusion and reperfusion［J］. Am Heart J， 1994; 127:1231-1235.

　　［5］Fishbern MC ， Mrclean D ， Maroko P R . Experimental myocardial infarction in the rat［J］ . Am J Pathol， 1978 ; 90 : 57－60.

　　［6］Mlaveiz JJ ， Raya TE ， Johnson CS ， David MC. Survival after myocardial infarction in rats : Captopril versus losartan ［J］. JACC， 1996; 27 : 714－719.

　　［7］Lei LQ， Gao GD， Tian B. Change of RAAS in both myocardial and circle after myocardial infarction. Xian Yike Daxue Xuebao (J Xian Med Univ)，1994；15：314－316.

　　［8］Cleutjens JPM， Verluylen JMA ， Smith JFM ， Liu YH. Collagen remodeling after myocardial infarction in the rat heart［J］ . Am J Pathol， 1995；147:325－328.

　　［9］Cao P， Liu MQ， Xiong SX. Effect of fosinopril on the myocardial ECM in diabetic rats［J］. Disi Junyi Daxue Xuebao (J Fourth Mil Med Univ)， 2002;23(7):619-622.

　　［10］Li G ， Liu WY ， Yan PS ， Hao SF . Significance of type I and III precollagen mRNA in rheumatic myocardium［J］. DiSi Junyi Daxue Xuebao (J Fourth Mil Med Univ )， 2000;21(5):550-553.

　　［11］Egbbrll M ， Weber KT . Collagen and the myocardium : fibrilar structure bicaynthesis anddegradation in relation to hypertrophy and its regression［J］ . Mol Cell Biochem， 1990；96:10-12.

　　［12］Dcering C W， Jalil JE， Janicki JS. Collagen network remodeling and diastolic stiffenss of the left ventricle with pressure overload hypertrophy［J］. Cardiovasc Res， 1988；22:686－690.

　　［13］WANG GH， AUAN SY， BIAN YT. The role of angiotensin II and its receptor in the pathogenesis of diabetic cardiomyopathy［J］. Zhongguo Neifenmi Zazhi(Chin J Endocrinol)， 2001;17(3):171-172.

　　［14］Jugdull BI. Effect of captopril and enalapril on left ventricular geometry function and collagen during healing after anterior and inferior myocardial infarction in a dog model［J］. JACC， 1995;25:1718－1721.

　　［15］Yu SQ， Ren YS， Wang G， Liu WY. Effects of captopril on enzymatology of cultured anoxicreperfused ventricular myocardial cells［J］. Disi Junyi Daxue Xuebao (J Fourth Mil Med Univ)， 2000;21(5):627-629.