背景和目的:急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)患者恢复血流灌注后广泛存在的冠脉微循环障碍(CMD)与不断进展的左室重构、心力衰竭、再梗死和死亡之间存在密切的联系,但目前缺乏有效改善预后的治疗方法。鉴于多数STEMI患者发病后早期病情危重且不稳定,直接在STEMI患者中开展CMD研究极其困难,因此,在动物模型上开展相关基础研究至关重要,但目前尚缺乏能够较好模拟CMD机制的动物模型。冠脉微循环阻力指数(IMR)是有创评价冠脉微循环状态的金标准,常用于对动物模型和干预手段的评价,其中,诱导冠脉最大充血反应是准确测量IMR的前提条件。临床检测IMR常用腺苷作为金标准,但目前尚缺乏用于动物实验的理想冠状动脉最大充血反应诱导剂。本研究,拟从疗效和安全性方面筛查适用于动物实验最大冠脉充血反应的药物,以建立能够准确测量IMR的动物实验方法,并用于CMD动物模型及其干预效果的评价。本研究共分三部分一、用于诱导小型猪冠脉最大充血反应的药物筛查研究1、对象及方法利用21头小型猪研究罂粟碱、ATP和尼可地尔的充血效果,即在同一头小型猪前降支内按照序贯给药的方式冠脉内推注粟碱18 mg、ATP 40ug、80ug、160 ug、240 ug、尼可地尔2 mg和4 mg,测量7个剂量诱导冠脉最大充血反应时的IMR。每个剂量测量完成后,间隔5分钟,待血液动力学指标完全恢复至测量前的基线水平后再进行下一个剂量的注射。每头小型猪前降支内每个剂量测量3次后取其均值作为IMR的最终值。前期预实验提示冠脉推注前列地尔导致持久的低血压,为避免持续性低血压对其它药物研究的影响,利用另外7头小型猪冠脉内推注前列地尔10ug,测量注射后1、3、5、8和10分钟的IMR。2、结果2.1冠脉内注射ATP40ug、80ug和160ug后测量的IMR显著高于罂粟碱18mg注射后的测量值(分别为22.3±7.9、15.6±4.5、13.4±3.3对比11.5±2.4,尸均<0.05),但ATP 240 ug注射后测量的IMR值与罂粟碱18 mg注射后的测量值基本一致(11.6±2.2对比11.5±2.4,P>0.05)。ATP240ug引起主动脉压下降和心率增加程度均显著弱于罂粟碱(尸均<0.05)。2.2冠脉内注射尼可地尔2 mg后测量的IMR显著高于罂粟碱18 mg注射后的测量值(13.6±2.1对比11.5±2.4,P<0.05),但尼可地尔4mg与罂粟碱注射后的1MR值基本一致(11.3±2.0对比11.5±2.4,p=0.999)。尼可地尔2mg或4 mg均未引起主动脉压和心率剧烈的变化。2.3冠脉内注射前列地尔后IMR逐步下降,最低值见于注射后5分钟。5分钟时IMR与罂粟碱诱导值之间的差异无统计学意义(9.6±2.2对比11.5±2.4,P>0.05),但冠脉内注射前列地尔导致主动脉压较基线水平显著降低且平均持续32分钟后恢复至基线水平,主动脉压下降程度与罂粟碱之间的差异无统计学意义(P>0.05)。3、结论小型猪冠脉内注射ATP 240 ug和尼可地尔4mg均能诱导与罂粟碱等效的充血反应,是理想的IMR检测诱导方案。尽管冠脉内注射前列地尔产生的冠脉充血反应与罂粟碱等效,但是持久的低血压可能影响重要脏器的血液灌注使其不适合用于诱导冠脉充血反应。二、实验性急性心肌梗死CMD动物模型研究1、对象与方法利用球囊以4-8个大气压堵塞小型猪前降支建立缺血再灌注后CMD模型,24头猪共分为两组:持续堵塞14头小型猪的前降支90分钟后再灌注120分钟(第一组),间断堵塞10头猪的前降支后再灌注(第二组),即堵塞30分钟后再灌注30分钟,经过3个堵塞一再灌注循环,总缺血时间达90分钟后持续再灌注120分钟。测量两组动物前降支堵塞前(基线水平)、再灌注即刻(0h)、1h和2h的IMR,超声测量基线水平、0h、1h和2h的左室射血分数(EF)、左室收缩末期内径、舒张末期内径和左室前壁厚度,ELISA法检测上述时间点的血清cTnI、BNP、ET-1和NO浓度。2、结果2.1 IMR变化趋势第一组动物再灌注后IMR呈上升趋势,与基线水平的IMR(11.3±1.8)相比,再灌注 Oh(29.7±5.9)、1h(31.6±6.8)和2h(34.1±8.2)的 IMR 均显著增高(P 均<0.05);第二组再灌注 0h(24.6±4.8)、1 h(26.5±5.1)和 2h(25.3±5.8)的IMR亦显著高于基线水平(11.8±3.2)(尸均<0.05),但再灌注阶段,IMR相对稳定。第一组再灌注阶段各时间点的IMR均显著高于第二组(P均<0.05)。2.2血清标志物浓度变化趋势两组动物基线水平的cTnI浓度基本接近(15.6±2.5 pg/mL vs 15.4±3.2 pg/mL,P>0.05),模型建立后两组动物cTnI浓度逐步升高,均在24h达最大值,最大浓度较基线水平分别增加73和63倍(分别为1136.3±126.6pg/mL、972.0±89.7 pg/mL,与基线比较尸均<0.05)。再灌注0h、1h和2h的cTnI浓度第一组均显著高于第二组(P均<0.05)。两组动物基线水平的BNP浓度基本接近(25.3±10.9 pg/mL vs 28.3±19.2 pg/mL,P>0.05),均在再灌注2 h达高峰,峰值第一组显著高于第二组(509.9±63.3 pg/mL vs392.5±66.3 pg/mL,P<0.05)。两组动物不同时刻ET-1浓度的变化趋势与BNP相同。两组动物NO的浓度变化趋势基本一致,造模后下降,再灌注2 h时达最低,24 h时恢复至接近基线水平,但第一组NO最低浓度显著低于第二组(P<0.05)。2.3心脏超声参数的变化趋势两组动物基线水平左室EF值基本一致(60±4%vs61±5%,P＞0.05),再灌注Oh的两组EF值均较基线值显著下降(分别为37±5%和47±3%,与基线相比,尸均<0.05),再灌注期间各时间点EF值相对稳定,但各时间点EF值第一组均显著低于第二组(P<0.05)。第一组动物再灌注2 h的左室前壁厚度从4.43±0.64 mm增至6.71±0.82 mm(P<0.05),第二组从4.20±0.42mm 增至 5.20±0.63mm(P<0.05),第一组2h的左室前壁厚度显著大于第二组(P<0.05)。第一组再灌注2 h舒张功能降低,E峰降低,A峰升高,E/A<1;但第二组E/A≥1。第一组3头猪左室前壁出现室壁瘤,再灌注2 h平均室壁瘤面积为13 mm×8mm,但第二组未见室壁瘤产生。3、结论球囊堵塞小型猪前降支后再灌注可以导致IMR升高,球囊持续堵塞90分钟后再灌注120分钟建立的CMD模型效果优于间断堵塞。三、实验性急性心肌梗死CMD干预研究1、对象与方法将球囊持续堵塞前降支90分钟再灌注120分钟建立的30头CMD小型猪模型随机分为5组,模型建立完毕后即刻予以不同的干预措施,即6头冠脉内注射5 ml生理盐水作为对照,6头冠脉内注射10 ug前列地尔,6头冠脉内注射硝酸甘油200 ug,6头冠脉内注射尼可地尔2 mg,6头冠脉内注射硝普钠200 ug。干预措施实施后10分钟测量各组的IMR。各组动物在随后6天内经颈静脉途径注射与冠脉途径相同的药物进行干预,每天1次。第7天测量各组动物的IMR,心脏超声评估心功能,留取左室心肌组织行TTC-Evans blue染色,比较梗死面积和缺血面积。2、结果:2.1 IMR变化趋势五组动物基线水平、再灌注2 h的IMR组间差异均无统计学意义(尸均>0.05)。冠脉内注射药物10分钟后,前列地尔、尼可地尔和硝普钠组动物的IMR均显著低于各组再灌注2h时的水平(P均<0.05),空白对照组和硝酸甘油组IMR未见统计学意义的变化(尸均>0.05)。前列地尔和尼可地尔组动物第7天的IMR均显著低于空白对照组(P均<0.05),但硝酸甘油和硝普钠组动物第7天的IMR与空白对照组的差异均无统计学意义(尸均>0.05)。2.2心脏超声参数的变化趋势五组动物基线水平、再灌注2 h的左室EF值、左室收缩末期内径和舒张末期内径组间差异均无统计学意义(P均>0.05),但前列地尔和尼可地尔组第7天的EF值均显著高于空白对照组(P均<0.05),左室收缩末期内径和舒张末期内径均显著小于空白对照组(P均<0.05),硝酸甘油和硝普钠组动物第7天的EF值、左室收缩末期内径和舒张末期内径与空白对照组的差异均无统计学意义(P 均>0.05)。2.3梗死面积的比较第7天,前列地尔和尼可地尔组心肌梗死面积显著小于空白对照组(尸均<0.05),硝酸甘油、硝普钠组动物梗死心肌面积与空白对照组的差异均无统计学意义(尸均>0.05)。3、结论冠脉内注射后静脉注射前列地尔和尼可地尔对实验性急性心肌梗死后CMD具有改善作用,且可减少梗死心肌面积,限制左室扩张,但硝酸甘油和硝普钠无此效应。全文总结论本研究结果表明:①小型猪冠脉内注射ATP 240 ug和尼可地尔4 mg均能诱导与罂粟碱等效的充血反应,是理想的IMR检测诱导剂,而前列地尔注射后因导致持久的低血压状态不适宜用做IMR的检测诱导剂。②球囊持续堵塞冠状动脉90分钟后实施再灌注可以诱导持续性IMR增高,是较理想的小型猪CMD模型,可用于CMD的相关实验研究。③冠脉内注射后静脉注射前列地尔和尼可地尔可显著改善实验性小型猪CMD,减少梗死面积,并改善心功能状态,值得进一步探索其临床治疗效应。