朱寶玲　李子健

100191 北京大學(xué)第三醫(yī)院心內(nèi)科血管醫(yī)學(xué)研究所 心血管受體研究北京市重點實驗室 衛(wèi)生部心血管分子生物學(xué)與調(diào)節(jié)肽重點實驗室 分子心血管學(xué)教育部重點實驗室

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·基礎(chǔ)研究·

異氟烷對FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠超聲心動圖參數(shù)的影響

朱寶玲李子健

100191 北京大學(xué)第三醫(yī)院心內(nèi)科血管醫(yī)學(xué)研究所 心血管受體研究北京市重點實驗室 衛(wèi)生部心血管分子生物學(xué)與調(diào)節(jié)肽重點實驗室 分子心血管學(xué)教育部重點實驗室

【摘要】目的評價異氟烷對FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠超聲心動圖參數(shù)的影響。方法使用VisualSonics Vevo770高分辨率小動物超聲儀測量雄性FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠超聲心動圖參數(shù)，比較異氟烷對兩種品系小鼠心功能及心臟結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果FVB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉下，心臟收縮功能和心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo)均正常，但FVB/N小鼠在1%異氟烷麻醉下容易覺醒，不易獲取清晰穩(wěn)定的圖像；C57BL/6小鼠在1%異氟烷麻醉下能夠維持良好的收縮功能，但在2%異氟烷麻醉下，C57BL/6小鼠的收縮功能明顯被抑制。結(jié)論2%異氟烷麻醉適用于FVB/N小鼠，1%異氟烷麻醉適用于C57BL/6小鼠。

【關(guān)鍵詞】超聲心動描記術(shù)；異氟烷；FVB/N小鼠；C57BL/6小鼠

近年來，小鼠模型在基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用日漸普遍。在心血管領(lǐng)域，人們用小鼠制備病理模型模擬心血管疾病的發(fā)生發(fā)展[1-2]。其中，F(xiàn)VB/N小鼠和C57BL/6小鼠是心血管疾病研究中常用的小鼠品系[3-4]。盡管清醒狀態(tài)下的超聲更能客觀評價小鼠的心臟結(jié)構(gòu)和功能，但快速心率下難以獲得穩(wěn)定的超聲心動圖。通常超聲心動圖檢測時需要將小鼠麻醉。小鼠的麻醉劑有多種如異氟烷、戊巴比妥鈉及氯胺酮等[5]。其中，異氟烷氣麻法是一種相對安全的方法，能夠方便控制小鼠的麻醉深度。研究表明，與清醒狀態(tài)的超聲比較，異氟烷麻醉狀態(tài)下小鼠的心功能會受到一定程度的抑制[6-7]。然而，異氟烷對不同品系小鼠超聲心動圖參數(shù)的影響尚不清楚。本研究以FVB/N小鼠與C57BL/6小鼠為例，比較了異氟烷麻醉對不同品系小鼠心功能及心臟結(jié)構(gòu)的影響，為FVB/N小鼠與C57BL/6小鼠超聲檢測時異氟烷濃度的選擇提供參考。

1材料與方法

1.1實驗動物

小鼠由北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部實驗動物中心提供。12周齡的健康雄性FVB/N小鼠6只，重量為(24.83±0.60)g；C57BL/6小鼠6只，重量為(24.67±0.56)g。所有動物均飼養(yǎng)在SPF級環(huán)境中，普通飼料喂養(yǎng)。溫度為(25±2)℃，12 h明暗交替。本實驗方案通過動物倫理委員會批準(zhǔn)，所有實驗操作嚴(yán)格遵守北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部動物實驗指南。

1.2異氟烷

異氟烷(美國Baxter Healthcare Corporation公司)是一種易揮發(fā)的液體麻醉劑。使用時需要與氧氣混合流出揮發(fā)罐。通過揮發(fā)罐上的濃度控制盤控制1%的異氟烷(1%異氟烷+99%氧氣)或2%的異氟烷(2%異氟烷+98%氧氣)濃度。

1.3超聲心動圖

使用高分辨率小動物超聲儀VisualSonics Vevo770及RMV707B高頻線控探頭(均為加拿大VISUALSONIC公司)采集兩種品系的小鼠分別在1%和2%異氟烷麻醉時的超聲心動圖像(兩次檢測之間間隔24 h以上)。測量小鼠舒張末期左心室后壁厚度(diastolic left ventricular posterior wall thickness，LVPW；d)、收縮末期左心室后壁厚度(systolic left ventricular posterior wall thickness，LVPW；s)、舒張末期左心室內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic inner-diameter，LVID；d)和收縮末期左心室內(nèi)徑(left ventricular end-systolic inner-diameter，LVID；s)等值。并計算左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)和左心室短軸縮短率(left ventricular fractional shortening，LVFS)。取連續(xù)3個心動周期的參數(shù)平均值。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法

2結(jié)果

2.1異氟烷對FVB/N小鼠心臟收縮功能的影響

1%和2%的異氟烷是比較常用的麻醉濃度[8-9]。分別采集FVB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的心臟短軸M超圖像(圖1A)并測量心臟收縮功能指標(biāo)(LVEF和LVFS)。結(jié)果顯示1%異氟烷麻醉下FVB/N小鼠能夠獲得正常LVEF(75.03%±3.42 %)。2%異氟烷麻醉下小鼠的LVEF雖然降低，但仍維持良好的LVEF(63.33 %±3.70 %)(圖1B)。同樣的，1%異氟烷麻醉下FVB/N小鼠能夠獲得正常LVFS(44.34%±3.48%)。2%異氟烷麻醉下小鼠的LVFS雖然降低，但仍維持良好的LVFS(34.19%±2.74%)(圖1C)。但FVB/N小鼠在1%異氟烷麻醉下不能處于良好的鎮(zhèn)靜麻醉狀態(tài)，獲得的圖像不穩(wěn)定。表明2%異氟烷麻醉條件適合FVB/N小鼠。

A：FVB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下心臟短軸M超圖像；B：FVB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的左心室射血分?jǐn)?shù)；C：FVB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的左心室短軸縮短率；aP<0.05圖1　異氟烷對FVB/N小鼠心臟收縮功能的影響

2.2異氟烷對FVB/N小鼠心臟結(jié)構(gòu)的影響

LVPW和LVID是評價心臟結(jié)構(gòu)的常用指標(biāo)，分別評價左心室壁厚度和左心室腔大小。結(jié)果顯示，F(xiàn)VB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的LVPW;d差異無統(tǒng)計學(xué)意義(圖2A)；不同濃度異氟烷麻醉下的LVPW;s差異亦無統(tǒng)計學(xué)意義(圖2B)。表明FVB/N小鼠的室壁厚度不容易受異氟烷的影響。FVB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的LVID;d無顯著差異(圖2C)；不同濃度異氟烷麻醉下的LVID;s亦無顯著差異(圖2D)。表明FVB/N小鼠的左心室腔大小不容易受異氟烷的影響。

A：FVB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的舒張末期左室室壁厚度；B：FVB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的收縮末期左室室壁厚度；C：FVB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的舒張末期左室內(nèi)徑；D：FVB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的收縮末期左室內(nèi)徑圖2　異氟烷對FVB/N小鼠心臟結(jié)構(gòu)的影響

2.3異氟烷對C57BL/6小鼠心臟收縮功能的影響

分別采集C57BL/6小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的胸骨旁短軸M超圖像(圖3A)并測量。C57BL/6小鼠LVEF在1%異氟烷麻醉狀態(tài)下處于正常水平(68.06%±3.38%)。但在2%異氟烷麻醉狀態(tài)下LVEF處于較低水平(47.54%±4.70%)(圖3B)。評價心臟收縮功能的另一指標(biāo)LVFS的變化與LVEF的變化相同(圖3C)。表明1%異氟烷麻醉下C57BL/6小鼠的LVEF和LVFS能夠客觀評價小鼠生理狀態(tài)的收縮功能，而2%異氟烷麻醉下C57BL/6小鼠的LVEF和LVFS不能客觀評價小鼠生理狀態(tài)的收縮功能。因此，1%異氟烷麻醉條件適合C57BL/6小鼠。

A：C57BL/6小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下心臟短軸M超圖像；B：C57BL/6小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的左心室射血分?jǐn)?shù)；C：C57BL/6小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的左心室短軸縮短率；bP<0.01圖3　異氟烷對C57BL/6小鼠心臟收縮功能的影響

2.4異氟烷對C57BL/6小鼠心臟結(jié)構(gòu)的影響

測量1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下C57BL/6小鼠的LVPW和LVID。結(jié)果顯示，1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下LVPW;d差異無統(tǒng)計學(xué)意義[(0.69±0.02)mm比(0.64±0.02)mm，P=0.082] (圖4A)；1%異氟烷麻醉下C57BL/6小鼠的LVPW;s顯著大于1%異氟烷麻醉下的LVPW;s [(1.21±0.07)mm比(0.91±0.04)mm，P=0.003](圖4B)。不同異氟烷濃度麻醉下小鼠的左心室腔大小亦有顯著不同，1%異氟烷麻醉下C57BL/6小鼠的LVID;d顯著小于2%異氟烷麻醉下的LVID;d [(3.77±0.18)mm比(4.34±0.17)mm，P=0.040] (圖4C)；LVID;s差異亦有統(tǒng)計學(xué)意義[(2.36±0.20)mm比(3.31±0.22)mm，P=0.009] (圖4D)。表明C57BL/6小鼠的心臟結(jié)構(gòu)容易受異氟烷的影響。隨著異氟烷濃度的增大C57BL/6小鼠的左心室壁變薄，左心室腔變大。

A：C57BL/6小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的舒張末期左室室壁厚度；B：C57BL/6小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的收縮末期左室室壁厚度；C：C57BL/6小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的舒張末期左室內(nèi)徑；D：C57BL/6小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下的收縮末期左室內(nèi)徑；aP<0.05，bP<0.01圖4　異氟烷對C57BL/6小鼠心臟結(jié)構(gòu)的影響

3討論

作為一種非侵入性的評價方法，小鼠超聲被廣泛用于心血管基礎(chǔ)研究中。清醒狀態(tài)的小鼠心率快且好動，不易獲取穩(wěn)定的超聲圖像。通常選擇麻醉狀態(tài)下進(jìn)行超聲研究。由于生物安全性高且便于控制麻醉深度，異氟烷被廣泛應(yīng)用于小鼠超聲中。但異氟烷麻醉對不同品系小鼠超聲心動圖參數(shù)有何影響，目前國內(nèi)外鮮有報道。

本研究選用健康成年FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠，通過胸骨旁心臟短軸M型超聲比較兩種品系小鼠在1%和2%異氟烷麻醉下超聲心動圖參數(shù)的不同。研究結(jié)果表明，F(xiàn)VB/N小鼠在1%和2%異氟烷麻醉狀態(tài)下測量的超聲心動圖參數(shù)均能客觀地評價靜息狀態(tài)的心功能及心臟結(jié)構(gòu)。而C57BL/6小鼠在1%異氟烷麻醉狀態(tài)下能夠維持良好的收縮功能，在2%異氟烷麻醉狀態(tài)下收縮功能明顯被抑制。此外，C57BL/6小鼠在1%和2%異氟烷麻醉下心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo)亦明顯不同。這說明FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠對異氟烷反應(yīng)性不同。

FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠對異氟烷反應(yīng)性不同，這可能是兩種品系小鼠遺傳背景不同導(dǎo)致的。FVB/N小鼠源自遠(yuǎn)交系Swiss鼠，而C57BL/6小鼠是一種標(biāo)準(zhǔn)近交系小鼠。FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠不僅對異氟烷的反應(yīng)性不同，對其他一些藥物的反應(yīng)性也不同。我們的研究發(fā)現(xiàn)，β腎上腺素受體激動劑異丙腎上腺素不容易誘導(dǎo)FVB/N小鼠心臟肥大和纖維化[8]，而比較容易誘導(dǎo)C57BL/6小鼠心臟肥大和纖維化[10-11]。有研究表明，持續(xù)的異丙腎上腺素刺激導(dǎo)致FVB/N小鼠收縮功能障礙，而C57BL/6小鼠卻表現(xiàn)為舒張功能障礙，并由此發(fā)現(xiàn)了80種與收縮功能相關(guān)的基因[12]。

綜上所述，異氟烷麻醉劑能夠一定程度地抑制小鼠心功能，這與之前的文獻(xiàn)報道一致。但我們發(fā)現(xiàn)不同品系小鼠對異氟烷的反應(yīng)性不同。C57BL/6小鼠的心功能容易被異氟烷抑制，而相同條件的FVB/N小鼠心功能不容易被異氟烷抑制。表明不同品系小鼠對異氟烷的敏感性存在差異。因此超聲測量時，需要根據(jù)實驗小鼠的品系選擇合適的異氟烷麻醉條件。以獲取最佳超聲心動圖和超聲心動圖參數(shù)。本研究結(jié)果揭示了FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠對異氟烷反應(yīng)性的不同，并為FVB/N小鼠和C57BL/6小鼠異氟烷麻醉條件的選擇提供了參考。

利益沖突：無

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(本文編輯：譚瀟)

Fund program：National Basic Research Program of China (No.2014CBA02003)；National Natural Science Foundation of China (No.81471893，No.81070078，No.81270157，No.91539123)；Beijing Municipal Natural Science Foundation (No.7102158).

Effects of isoflurane on echocardiographic parameters of FVB/N mice and C57BL/6 mice

ZhuBaoling，LiZijian

InstituteofVascularMedicine，PekingUniversityThirdHospital；BeijingKeyLaboratoryofCardiovascularReceptorsResearch；KeyLaboratoryofCardiovascularMolecularBiologyandRegulatoryPeptides，MinistryofHealth；KeyLaboratoryofMolecularCardiovascularSciences，MinistryofEducation；Beijing100191，China

【Abstract】ObjectiveTo evaluate effects of isoflurane on echocardiographic parameters of FVB/N mice and C57BL/6 mice. MethodsVisualSonics Vevo 770 Imaging System was used to obtain echocardiographic parameters of male FVB/N and C57BL/6 mice.Effects of isoflurane on cardiac contractive function and structure in two strains of mice were compared. ResultsFVB/N mice maintained normal cardiac contractile function and cardiac structural parameters under 1% and 2% isoflurane anesthesia.But FVB/N mice could not be well anesthetized and it was hard to capture a clear and stable image under 1% isoflurane anesthesia.C57BL/6 mice maintained a good contractile function under 1% isoflurane anesthesia.But the contractile function of C57BL/6 mice was obviously inhibited under 2% isoflurane anesthesia. Conclusions 2% isoflurane could be used in FVB/N mice.1% isoflurane could be used in C57BL/6 mice.

【Key words】Echocardiography；Isoflurane；FVB/N mice；C57BL/6 mice

(收稿日期:2016- 01-29)

Corresponding author：Li Zijian，Email：lizijian@bjmu.edu.cn

基金項目：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目(2014CBA02003)；國家自然科學(xué)基金項目(81471893、81070078、81270157、91539123)；北京市自然科學(xué)基金項目(7102158)

DOI：10.3969/j.issn.1007-5410.2016.02.012

通訊作者：李子健，電子信箱：lizijian@bjmu.edu.cn