点击显示 收起
【摘要】 目的探讨宫内注射LPS后对胎羊心功能的影响。方法17只晚孕期山羊分成对照组与实验组，实验组行超声引导下脐静脉穿刺术和羊膜腔穿刺术，注射内毒素(LPS)并分别于注药前后不同时间点超声心动图检测胎羊心脏血流动力学，同时取胎羊血清检测cTnI 含量，并光镜下观察胎羊心肌组织的变化。结果宫内注射LPS后，胎羊左心室及右心室(LV及RV)射血分数(EF)、LV及RV Tei指数、三尖瓣及二尖瓣(TV及MV)E/A值随时间显著变化(P<0.05)，与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05);cTnI含量随时间增加明显升高(P<0.05)。结论孕羊宫内注射LPS后会使胎羊心肌受损，明显影响胎羊心功能。
【关键词】 超声心动图检查;血流动力学;胎羊;心功能;内毒素
ObjectiveTo assess the changes of fetal cardiac function in ovine fetus after LPS injection.Methods17 late-gestation fetal sheep underwent cordocentesis or amniocentesis under ultrasound guidance. Echocardiography were performed in different time. Fetal blood samples were collected to measure for cTnI.ResultsAfter LPS administration, the fetal LV, RV EF,LV, RV Tei indices,TV, MV E/A ratio and cTnI significantly changed with time(P<0.05), and still significantly increased as compared with the control animals (P<0.05). The fetal cardiac tissues were observed under optical microscope.ConclusionThe significantly changes of fetal cardiac function and cardiomyopathy were happened after LPS injection.
[Key words]Echocardiography; Hemodynamic; Fetus; cardiac function; LPS
胎儿发生宫内感染时，其多个系统器官如造血系统、心、脑、肺、肾、胸腺和皮肤都受到了影响，其中尤以心脏系统受到的影响最为关键[1，2]。因为研究发现胎儿无论哪种脏器受到影响，其最终都会影响心功能，影响心脏舒缩能力，严重者甚至导致心衰引起早产或胎儿死亡。本文就宫内注射内毒素(LPS)对胎羊的心功能的损害做一些探讨。
1资料与方法
1.1实验动物准备晚孕期山羊17只(对照组、脐静脉给LPS组、羊膜腔给LPS组)，常规超声检查除外胎羊畸形、脐带绕颈等因素，并排除感染等疾病。于妊娠120～130天注射LPS(Escherichia coli O55：B5;L1885)10μg/kg(脐静脉穿刺术)和200μg /kg(羊膜腔穿刺术)，对照组采用相同实验方法，只注射等量生理盐水。
1.2仪器与方法(1)ALOKA 5500彩色多普勒超声诊断仪，探头频率为3.5~5.0MHz，专用穿刺探头，频率3.5MHz。带针芯的22G的150mm一次性消毒穿刺针。(2)血流动力学检测于注射LPS前、后间隔超声检测心功能指标：LV及RV EF， LV及RV Tei指数，MV及TV E/A值。以上测量均由同一检查者操作，连续测量5个心动周期，取平均值。(3)胎羊血清cTnI含量的测量及心肌的病理检测：分别于注射LPS前及后间隔的脐静脉穿刺术取胎羊血约1ml，ELISA方法检测血清中cTnI含量;取胎羊心肌组织进行光镜下病理观察。
1.3统计学处理使用SPSS 13.0对数据进行分析。计量资料以(x±s)表示。采用重复测量的方差分析分析重复测量之间的差异。P<0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1两实验组与对照组脐静脉/羊膜腔注射后胎羊心功能指标比较脐静脉/羊膜腔注射LPS后胎羊心功能指标中LV Tei指数、RV Tei指数、MV E/A值、TV E/A值LV EF与RV EF，随时间增加均先升高，随后下降，两实验组与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05)，发现MV E/A值的变化幅度较TV E/A值的变化幅度会更大(图1，表1)。表1给LPS前后不同时段胎羊心功能指标测值比较
2.2心肌损害指标(cTnI)的测量正常对照组中胎羊血清cTnI含量随时间增加没有明显的变化(0.25±0.04~0.26±0.02μg/L，P>0.05;F=0.198，P=0.915)，脐静脉给LPS后胎羊血清中cTnI含量随时间增加明显升高(0.25±0.03 ~0.85±0.12μg/L，P<0.05;F=10.254， P<0.001)，羊膜腔给LPS后胎羊血清中cTnI含量随时间增加明显升高 (0.26±0.06~0.75±0.15μg/L，P<0.05; F=23.213， P<0.001);两实验组与对照组相比差异均有统计学意义(P<0.05)。说明宫内给LPS后，随着时间关系两实验组胎羊心肌组织都受到损害(表2)。表2给LPS前后不同时间段胎羊血清cTnI(μg/L)含量测值比较
2.3胎羊心肌组织病理学观察正常对照组肌丝排列整齐，心肌细胞分布均匀, 细胞排列较整齐，沿拉伸方向伸展,胞核长梭形(图2a);脐静脉LPS组与羊膜腔LPS组中光镜下肌丝排列紊乱，心肌间质增宽、充血, 心肌纤维可见颗粒变性,心内膜点状出血，炎性细胞浸润，肌纤维有溶解及波浪样改变，局部可见核溶解,可见肌纤维断裂(图2b)。心肌组织病理分类法将心肌损伤分为4级:0级为无病变;Ⅰ级为心内膜下局灶性变性、坏死;Ⅱ级为心肌片状变性、坏死，病灶间无连接。Ⅲ级为心肌广泛融合性变性、坏死。本实验结果显示心肌以Ⅰ~Ⅱ度病理改变为主。
3讨论
宫内注射LPS，可引起胎儿血流动力学的显著变化，胎儿呈现出一种独特的高动力循环状态，即高心输出量，潜在的高肺动脉高压及外周低器官血流量[3]。本实验中，胎羊心率急剧增加，引起心输出量明显增加，EF维持正常水平或者升高，房室瓣E/A比值维持正常水平或者升高。这些改变也就是所谓的“脑保护效应”，其目的就是尽可能维持胎儿心、脑的血液供应[4]。目前认为心脏舒张功能障碍是成年人充血性心衰的主要原因[5]。研究发现胎儿房室瓣的多普勒血流频谱与新生儿、婴幼儿及成年人都不一样[6]。目前临床上广泛采用E/A比值作为评价心脏舒张功能的一项指标。胎儿的E/A比值随着孕周的增加逐渐增高。胎儿时期E峰始终低于A峰，恰好与儿童、成年人相反。孕周过中主要是E峰值发生改变，A峰值较为恒定，E峰反映的是心室舒张早期的灌注能力， E/A比值反映了心室的顺应性与前负荷的情况，E/A比值的逐渐增高说明了心脏顺应性的提高。本实验中观察到胎羊的E/A比值尤其是左心室E/A比值较正常组发生了显著的改变，说明胎羊的心室尤其是左心室的舒张功能发生了明显的改变。宫内注射LPS可能导致了胎羊心室的顺应性增加，心室在舒张早期有了更多的血液充盈。本实验发现后期胎羊E/A比值降低，可能是宫内注射LPS后宫内感染持续发展下去，胎羊外周血管阻力增加和心室的顺应性降低，胎儿心功能代偿能力降低甚至失效，心脏不能维持足够的搏出量与输出量，不能提供足够的血液供应大脑与心脏本身。本实验中观察到胎羊左心室E/A比值的改变比右心室要明显，可能的一种解释是和胎羊独特的循环系统有关，因为胎羊的肺部在胎儿循环中不起明显作用，胎儿来之母体的血液大部分经过卵圆孔直接从右心房进入左心房，只有小部分的血液经右心室通过肺循环。另一种可能是LPS导致胎儿肺部的炎症反应，在肺部产生大量的炎症介质进入胎儿左心系统[7]。本实验中胎羊最终未能提供足够的心输出量维持大脑及心脏的血液和氧气的供应，说明心肌组织可能受到损害，严重影响了心肌的舒缩功能，导致心功能不全。本研究中，宫内注射LPS后左、右心室Tei指数增加，说明等容收缩期(ICT)与等容舒张期(IRT)的时间延长。ICT反映了从房室瓣关闭到半月瓣开放的时间间隔，这段时间是心室加压的过程;IRT 反映了从半月瓣关闭到房室瓣开放的时间间隔，这段时间是心室降压的过程;心肌的舒张是一种耗能过程，依赖于心肌细胞上Ca2+通过Na-Ca通道的转运能力。本研究的结果表明宫内注射LPS后可能心肌的舒缩能力受到损害，有研究表明LPS所引发的TNF-α可引起心肌收缩能力的下降[8]。另一个原因可能是体静脉压与心房压的压差增加，导致心肌的舒缩能力下降。此外，由于心输出量下降，心肌供血不足心肌缺氧，胞浆中H+浓度明显增高，后者进一步抑制ATP产生，导致心肌细胞能量代谢障碍，同时，由于缺氧使体内氧自由基和脂质过氧化物增加，直接损伤心肌细胞膜，导致细胞结构破坏，最终也会导致心肌损伤。此外心肌供血不足心肌缺氧易导致高钾血症，高钾血症除了抑制心肌收缩外，还可以导致心律失常，进一步加重心功能障碍。以前CK-MB一直是判断心肌损伤的较为特异性指标，但近年来已渐被cTnI取代。cTnI作为心肌缺血损伤敏感又特异的血清标志物，其特异性可达100%，敏感性在96.6%以上。心肌受损后，cTnI能快速、持久地释放入血，具有在血中出现早、持续时间长、峰值浓度高的特点。本研究中宫内注射LPS后胎羊血清cTnI含量均明显高于正常对照组，说明给LPS后期胎羊可能存在着严重的心肌损伤。综上所述，孕羊宫内注射LPS后会造成胎羊心肌受损，明显影响胎羊心功能。但是具体机制还需要更进一步的研究。(本文图片见封二)
【参考文献】
1Miura A, Yoneyama Y, Sawa R, et al. Fetal plasma prostaglandin F2α and cortisol responses to high-dose endotoxin administration in fetal goats. J Nippon Sch ,2003, 70(2)：151-156.
2Rounioja S, Rasanen J, Glumoff V, et al . Intra-amniotic lipopolysaccharide leads to fetal cardiac dysfunction: a mouse model for fetal inflammatory response. Cardiovascular Research, 2003, 60(1)：156-164.
3Murase M, Ishida A. Echocardiographic assessment of early circulatory status in preterm infants with suspected intrauterine infection. Arch Child fetal neonatal，2006, 91(2) : 105-110.
4Makikallio K, Vuolteenaho O, Jouppila P, et al. Ultrasonographic and biochemical markers of human fetal cardiac dysfunction in placental insufficiency. Circulation，2002, 105:2058-2063.
5Kitzman DW, Gardin JM, Gottdiener JS, et al. Importance of heart failure with reserved systolic function in patients≥65 years of age. Am J Cardiol,2001, 87: 413- 419.
6Gardiner H, Brodszki J, Marsal K. Ventriculovascular physiology of the growth- restricted fetus. Ultrasound Obstet Gynecol, 2001,18:47-53.
7Garnier Y，Coumans AB, Berger R,et al. Pulmonary perfusion during lipopolysaccharide(LPS) induced fetal endotoxemian in the preterm fetal sheep. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol, 2006,124(1):150-157.
8张崔华, 徐湘滨, Barry J,et al. TNF在缺血/再灌注损伤中内皮功能障碍的作用. 动脉硬化血栓血管生物学杂志，2006,26(3):807-813.