陳向輝，崔凱，胡鋒，查道剛，修建成，吳平生，劉伊麗

基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)研究

減阻劑對(duì)犬冠狀動(dòng)脈微循環(huán)的影響

陳向輝，崔凱，胡鋒，查道剛，修建成，吳平生，劉伊麗

目的：探討減阻劑改善實(shí)驗(yàn)犬冠狀動(dòng)脈微循環(huán)的可行性，為其進(jìn)一步治療心肌微循環(huán)障礙提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

方法：對(duì)8只實(shí)驗(yàn)犬行開(kāi)胸手術(shù)，選擇前降支區(qū)域行心肌聲學(xué)造影，依次給予靜脈注射腺苷，250 mg/L的減阻劑溶液，以及減阻劑+腺苷。利用函數(shù)y =A×（1-e-βt）進(jìn)行擬合，計(jì)算出心肌微循環(huán)的毛細(xì)血管容積（A 值） 、毛細(xì)血管血流速度（β值）及心肌血流量（A·β值）。

結(jié)果：靜脈注射減阻劑以后的毛細(xì)血管容積與基礎(chǔ)狀態(tài)以及靜脈注射腺苷后比，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。靜脈注射減阻劑后與基礎(chǔ)狀態(tài)比，毛細(xì)血管血流速率[ （0.57±0.10）1/s vs（0.23±0.03）1/s，P＜0.01]和心肌血流量[（11.51±1.96）VI/s vs（5.15±0.86）VI/s，P＜0.05]均明顯增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但聯(lián)合使用減阻劑+腺苷后毛細(xì)血管血流速率和心肌血流量與基礎(chǔ)狀態(tài)比，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。

結(jié)論：減阻劑主要通過(guò)調(diào)節(jié)毛細(xì)血管血流速度來(lái)改善冠狀動(dòng)脈微循環(huán)血供，其獨(dú)特的血流動(dòng)力學(xué)療效有望為治療心肌微循環(huán)障礙提供新的方法。

減阻劑；心肌聲學(xué)造影；心肌微循環(huán)

Methods: A total of 8 dogs received open-chest surgery and they had intravenous injections, in turn, with adenosine (ADN), DRP 250 mg/L and DRP+ADN. The function y=A × (1-e-βt) was used to calculate the myocardium capillary volume (A value), capillary velocity (β value) and myocardial blood flow (A · β value) by myocardial contrast echocardiography.

Results: With DRP infusion, the A value in experimental canine was similar to the baseline condition, P＞0.05; while the β value and A · β value were significantly increased as (0.57 ± 0.10) 1/s vs (0.23 ± 0.03) 1/s, P＜0.01 and (11.51 ± 1.96) VI/s vs (5.15 ± 0.86) VI/s, P ＜0.05 respectively. With combined infusion of DRP+ADN, the β value and A · β value were similar to the baseline condition, both P＞0.05.

Conclusion: DRP improved coronary microcirculation primarily by modulating the β value in experimental canine model, and hopefully, this unique hemodynamics could provide a new approach for treating myocardial microcirculation dysfunction.

(Chinese Circulation Journal, 2015,30:573.)

冠狀動(dòng)脈循環(huán)由心外部分和心肌微血管部分兩大部分組成，對(duì)心外大冠狀動(dòng)脈，心臟介入醫(yī)生已能通過(guò)冠狀動(dòng)脈內(nèi)成形及支架置入術(shù)成功地重建冠狀動(dòng)脈血運(yùn)，但對(duì)心肌微循環(huán)的血供障礙卻缺乏有

效的治療方法[1,2]。近年人們對(duì)冠心病的認(rèn)識(shí)也從單純重視管腔和管壁，發(fā)展到重視冠狀動(dòng)脈微血管床的血流。在重視心外冠狀動(dòng)脈重建的同時(shí)，如何針對(duì)冠狀動(dòng)脈循環(huán)的第二部分——心肌微血管床進(jìn)行有效治療，是個(gè)尚未攻克的領(lǐng)域。

減阻劑是一種具有調(diào)節(jié)血流動(dòng)力學(xué)和血液流變學(xué)特性的新藥，其為平均分子量大于106道爾頓、近似直線結(jié)構(gòu)的血溶性大分子[3]。在流體中加入極少量的這類線性長(zhǎng)鏈聚合物可以在不改變流體驅(qū)動(dòng)壓的情況下顯著降低流體阻力、提高輸量、增加流速、降低能耗，即Toms現(xiàn)象。自Toms現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)至今，減阻劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油、消防、灌溉、航海等領(lǐng)域的流體減阻。最新動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示其具有減少血管阻力、改善血液循環(huán)的作用，能治療急性下肢缺血骨骼肌微循環(huán)障礙[4]、改善失血性休克器官的血流灌注[5]，治療糖尿病大鼠的微循環(huán)障礙等，展現(xiàn)出誘人的前景。國(guó)內(nèi)目前尚較欠缺對(duì)減阻劑的相關(guān)研究，本實(shí)驗(yàn)擬觀察減阻劑對(duì)實(shí)驗(yàn)犬冠狀動(dòng)脈微循環(huán)的影響，并初步探討其作用機(jī)制，為其日后進(jìn)一步治療缺血性心臟病提供參考資料。

1 材料與方法

減阻劑的純化制備：使用平均分子量為5×106的聚環(huán)氧乙烷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，稱取0.2 g的聚環(huán)氧乙烷 （Sigma-Aldrich Inc, U.S）溶解在生理鹽水，以60 r/min的速度振蕩48 h，最終達(dá)到濃度為0.2%，即2 000 mg/L的均一溶液。然后用濾過(guò)分子量為50 KDa的透析膜（Spectrum Laboratories Inc, U.S）透析24 h，在體外減阻模型上檢測(cè)其減阻性能。實(shí)驗(yàn)前稀釋成250 mg/L備用。

動(dòng)物模型制備：健康實(shí)驗(yàn)犬8只,體質(zhì)量18～23 kg ,雌雄不拘，2009-03至2009-10由南方醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物中心提供。實(shí)驗(yàn)犬以30 mg/kg的戊巴比妥鈉麻醉后，氣管插管，呼吸機(jī)輔助呼吸,間斷血?dú)夥治稣{(diào)整呼吸機(jī)參數(shù)并維持電解質(zhì)平衡。行雙側(cè)股靜脈插管，一側(cè)用以注射腺苷，另一側(cè)用于注射減阻劑。將犬置于右側(cè)臥位，于第四肋間行胸廓切開(kāi)術(shù)，懸吊心包床，在左前降支前方放置超聲探頭。制備完畢后穩(wěn)定15 min，待心率、血壓平穩(wěn)后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)方案：使用Sequoia 512 超聲心動(dòng)圖儀4V1c探頭（Acuson, Siemens, Germany），選擇左心室短軸切面,在乳頭肌水平對(duì)犬實(shí)施開(kāi)胸的聲學(xué)造影成像。采用實(shí)時(shí)成像模式，輸注南方醫(yī)院藥學(xué)部提供的全氟顯微泡聲學(xué)造影劑，給予發(fā)射一次高機(jī)械指數(shù)脈沖，續(xù)以低機(jī)械指數(shù)實(shí)時(shí)成像。首先在犬模型制備穩(wěn)定后15 min，采集基礎(chǔ)狀態(tài)下的心肌聲學(xué)造影圖象。然后從左側(cè)股靜脈按照120 μg/（kg·min）的速度輸入腺苷，采集聲學(xué)造影圖象。15 min后待腺苷完全代謝后給予250 ppm的聚環(huán)氧乙烷溶液，參考美國(guó)Pittsburgh大學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[6]，以60 ml/h的速度勻速?gòu)挠覀?cè)股靜脈輸入，最終動(dòng)物體內(nèi)的血藥濃度達(dá)4 ppm。采集聲學(xué)造影圖象。最后再次給予腺苷溶液輸注，采集同時(shí)使用減阻劑+腺苷時(shí)的聲學(xué)造影圖象。比較基礎(chǔ)狀態(tài)，靜脈輸入腺苷、減阻劑、減阻劑+腺苷后的心肌微循環(huán)參數(shù)的差別。

心肌聲學(xué)造影圖像分析：采用德國(guó)Siemens公司自帶的ACQ軟件對(duì)圖像進(jìn)行后續(xù)分析，選擇造影前的左心室短軸切面圖像作為“本底”圖像，勾畫(huà)出前降支對(duì)應(yīng)的前壁心肌區(qū)域的興趣區(qū)一個(gè)（避開(kāi)心內(nèi)膜、心外膜、乳頭肌，如圖1所示）。根據(jù)美國(guó)Virginia大學(xué)創(chuàng)立的經(jīng)典方法[7,8]，繪制聲學(xué)強(qiáng)度隨脈沖間隔變化曲線，利用函數(shù)y =A×（1-e-βt）進(jìn)行擬合，其中y代表聲學(xué)強(qiáng)度，而t代表觸發(fā)間隔, 如圖2所示。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合便可獲得心肌微循環(huán)的毛細(xì)血管容積（A 值） 、毛細(xì)血管血流速度（β值） 及心肌血流量（A·β值） 。A值由收縮或舒張末期時(shí)心肌血液中的最大微泡濃度所決定,β值代表聲強(qiáng)升高的速率（表明微泡增加的速度），兩者的乘積A·β代表心肌血流量。

圖1 實(shí)驗(yàn)犬的心肌聲學(xué)造影圖象

圖2 實(shí)驗(yàn)犬的心肌聲學(xué)造影圖像分析結(jié)果

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：應(yīng)用SPSS 15.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料A、β和A ·β值均以均數(shù)±標(biāo)

＜0.05（雙側(cè)）時(shí)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。準(zhǔn)差

2 結(jié)果

減阻劑對(duì)犬冠狀動(dòng)脈微循環(huán)的療效（表1）：靜脈注射腺苷、減阻劑、腺苷+減阻劑后毛細(xì)血管容積與基礎(chǔ)狀態(tài)比，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。靜脈注射腺苷后毛細(xì)血管血流速率與基礎(chǔ)狀態(tài)比增加（P＜0.05），靜脈注射減阻劑后毛細(xì)血管血流速率與基礎(chǔ)狀態(tài)比進(jìn)一步增加（P＜0.01），但是聯(lián)合使用腺苷+減阻劑后毛細(xì)血管血流速率與單獨(dú)靜脈注射減阻劑后比降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而與基礎(chǔ)狀態(tài)比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。 靜脈注射減阻劑后心肌血流量與基礎(chǔ)狀態(tài)比顯著增加（P＜0.05 ）。

表1 減阻劑對(duì)犬冠狀動(dòng)脈微循環(huán)的療效

注：與基礎(chǔ)狀態(tài)比*P＜0.05**P＜0.01；與靜脈注射減阻劑后比△P＜0.05

指標(biāo)基礎(chǔ)狀態(tài)靜脈注射腺苷后靜脈注射減阻劑后靜脈注射腺苷+減阻劑后毛細(xì)血管容積（VI）21.70±0.8921.52±3.5220.25±2.2320.05±0.46毛細(xì)血管血流速度（1/s）0.23±0.030.44±0.13*0.57±0.10**0.33±0.01△心肌血流量（VI/s）5.15±0.869.77±4.0211.51±1.96*6.71±0.29

3 討論

相當(dāng)一部分急性心肌梗死患者雖能通過(guò)支架術(shù)開(kāi)通閉塞的大血管，但缺血區(qū)心肌的微血管仍得不到充分的血流再灌注，成為目前困擾冠狀動(dòng)脈介入治療的難題[1,2]。減阻劑是具有特殊的結(jié)構(gòu)以及獨(dú)特的調(diào)節(jié)血流動(dòng)力學(xué)作用的新藥，可以降低流體流動(dòng)時(shí)的能耗[6]，使機(jī)體內(nèi)血管網(wǎng)因分叉、渦流、狹窄后的湍流等的水力學(xué)能量丟失減少，從而使前毛細(xì)血管壓上升[9]，增加組織的血液灌注。本研究發(fā)現(xiàn)，減阻劑改善犬心肌微循環(huán)血流的主要機(jī)制是使微循環(huán)毛細(xì)血管的血流速度增大，而對(duì)毛細(xì)血管容積無(wú)明顯變化。其獨(dú)特的改善血流動(dòng)力學(xué)的特性有望為冠狀動(dòng)脈微循環(huán)障礙的治療帶來(lái)新的曙光。

本研究將減阻劑和作為陽(yáng)性對(duì)照的腺苷進(jìn)行直接對(duì)比，并通過(guò)心肌聲學(xué)造影技術(shù)評(píng)價(jià)其對(duì)犬冠狀動(dòng)脈微循環(huán)的影響。結(jié)果顯示，靜注減阻劑后毛細(xì)血管的血流速度明顯增加，而且增加幅度要多于腺苷。腺苷是一種冠狀動(dòng)脈的擴(kuò)張劑，其通過(guò)作用于A1、A2a、A2b、A3受體來(lái)改善心肌的血供，從而在心肌缺血的各個(gè)時(shí)期均發(fā)揮有效的心肌保護(hù)作用[10]。有趣的是，我們發(fā)現(xiàn)聯(lián)合同時(shí)使用減阻劑和腺苷較單獨(dú)使用減阻劑而言，并沒(méi)有進(jìn)一步獲得血流灌注的改善。聯(lián)用腺苷+減阻劑組的毛細(xì)血管血流速率比單用減阻劑時(shí)反而有所下降。而美國(guó)Pittsburgh大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Pacella等[11]在使用50 μg/（kg·min）腺苷充分?jǐn)U張正常血管的情況下，減阻劑依然可以進(jìn)一步使實(shí)驗(yàn)兔股動(dòng)脈的血流增加24.32%，血管阻力減低14%。造成兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果有所差異的原因有待進(jìn)一步探討。Pacella等采用的是整體動(dòng)物的循環(huán)指標(biāo)，本實(shí)驗(yàn)研究的是微循環(huán)指標(biāo)。其次兩者所使用的減阻劑溶度不同，Pacella等使用的是終濃度為1 ppm的減阻劑，而本實(shí)驗(yàn)給予的是4 ppm的減阻劑。由于減阻劑的粘彈性及動(dòng)力學(xué)特性與濃度之間存在非常強(qiáng)的非線性關(guān)系[12]，其在生物體內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)尚未得到完全明確，過(guò)高的藥物濃度可能造成不良影響。

[1] Jaffe R, Charron T, Puley G, et al. Microvascular obstruction and the noreflow phenomenon after percutaneous coronary intervention. Circulation, 2008, 117: 3152-3156.

[2] Lee CH, Tse HF. Microvascular obstruction after percutaneous coronary intervention. Catheter Cardiovasc Interv, 2010, 75: 369-377.

[3] Kaul S, Jayaweera AR. Determinants of microvascular flow. Eur Heart J, 2006, 27: 2272-2274.

[4] Hu F, Zha D, Du R, et al. Improvement of the microcirculation in the acute ischemic rat limb during intravenous infusion of drag-reducing polymers. Biorheology, 2011, 48: 149-159.

[5] Cotoia A, Kameneva MV, Marascalco PJ, et al. Drag-reducing hyaluronic acid increases survival in profoundly hemorrhaged rats. Shock, 2009, 31: 258-261.

[6] Pacella JJ, Kameneva MV, Csikari M, et al. A novel hydrodynamic approach to the treatment of coronary artery disease. Eur Heart J, 2006, 27: 2362-2369.

[7] Wei K, Ragosta M, Thorpe J, et al. Noninvasive quantification of coronary blood flow reserve in humans using myocardial contrast echocardiography. Circulation, 2001, 103: 2560-2565.

[8] 陳小林, 劉伊麗, 查道剛, 等. 心肌梗死前心絞痛對(duì)再灌注治療后心肌微血管功能的影響. 中國(guó)循環(huán)雜志, 2002, 17: 14-16.

[9] Pacella JJ, Kameneva MV, Brands J, et al. Modulation of pre-capillary arteriolar pressure with drag-reducing polymers: a novel method for enhancing microvascular perfusion. Microcirculation, 2012, 19: 580-585.

[10] Zhan E, McIntosh VJ, Lasley RD. Adenosine A2A and A2B receptors are both required for adenosine A1 receptor-mediated cardioprotection. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2011, 301: H1183-H1189.

[11] Pacella JJ, Kameneva MV, Lavery LL, et al. A novel hydrodynamic method for microvascular flow enhancement. Biorheology, 2009, 46: 293-308.

[12] 陳向輝, 修建成, 劉伊麗. 減阻劑在心血管應(yīng)用的新進(jìn)展. 心血管病學(xué)進(jìn)展, 2009, 30：62-64.

Effect of Drag-reducing Polymers on Coronary Microcirculation in Experimental Canine Model

CHEN Xiang-hui, CUI Kai, HU Feng, ZHA Dao-gang, XIU Jian-cheng, WU Ping-sheng, LIU Yi-li.
Department of Cardiology, The First Affiliated Hospital of Jinan University, Guangzhou (510630), Guangdong, China

Objective: To test the feasibility of drag-reducing polymers (DRP) for improving coronary microcirculation in a canine model in order to provide the experimental basis for treating myocardial microcirculation dysfunction.

Drag-reducing polymers; Myocardial contrast echocardiography; Myocardial microcirculation

2014-12-27）

（編輯：王寶茹）

高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（20134401120005）；廣東省自然科學(xué)基金（S2013040015434）

510630 廣東省廣州市，暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院 心內(nèi)科（陳向輝）；南方醫(yī)科大學(xué)附屬南方醫(yī)院 心內(nèi)科（崔凱、查道剛、修建成、吳平生、劉伊麗）；揚(yáng)州市第一人民醫(yī)院 心內(nèi)科（胡鋒）

陳向輝 主治醫(yī)師 博士 研究方向：減阻劑、微泡空化效應(yīng)治療心肌無(wú)復(fù)流 Email: armydoctorchen@163.com

劉伊麗

Email: yiliguangzhou@163.com

R54

A

1000-3614（2015）06-0573-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.06.016