天甲美对大鼠低氧性肺动脉高压及肺血管重建的影响

　　作者：孙红花 安昌善 作者单位：延边大学医院呼吸内科 ，吉林 延吉 133000

　　【摘要】 目的 探讨天甲美(门冬氨酸钾镁)对大鼠低氧性肺动脉高压及腺泡内肺动脉重建的影响。方法 雄性Wistar大鼠21只，随机分为正常对照组，低氧组，低氧+天甲美治疗组，每组7只。低氧30 d，分别用右心导管法测定肺动脉平均压(mPAP)、平均颈动脉压(mCAP)、RV∕(LV+S)，计算腺泡肌型动脉(MA)、部分肌型动脉(PMA)、无肌型动脉(NMA)比例及肺中小肌型动脉相对中膜厚度(RMT%)与相对中膜面积(RMA%)。结果 (1)低氧组大鼠mPAP较对照组明显升高(P< 0.01)。MA、PMA比例明显增高于对照组(P<0.01)，NMA比例明显低于对照组(P< 0.01)。RMT与RMA明显高于对照组(P<0.01)。(2)治疗组mPAP显著低于低氧组(P<0.01);MA、PMA比例显著低于低氧组(P<0.01)，NMA比例显著高于低氧组(P<0.01);RMT%、RMA%也明显低于低氧组(P<0.01)。 结论 天甲美对慢性低氧所致的肺动脉高压，右心室肥厚及肺血管重建有较好的预防和逆转作用。

　　【关键词】 天甲美 泡内肺动脉 结构重组

　　随着对低氧性肺动脉高压(HPH)发病机制的不断认识，肺血管重建在HPH的形成与发展过程中的作用日益被人们所重视。腺泡内肺动脉中膜肌层增厚及无肌型动脉肌化是肺小血管重建的重要特征〔1〕，这种肺血管重建是导致肺动脉高压持续升高，限制临床一般药物疗效的主要原因，如何阻止及逆转肺血管重建是有效防治HPH的关键环节。卢传义〔2〕等报道高镁饲料可降低大鼠缺氧性肺血管收缩反应，缓解HPH和右心室肥厚，但镁剂可降低体循环动脉血压，临床应用受限。本实验利用慢性低氧性肺动脉高压大鼠模型，腹腔内注射镁制剂(天甲美)，观察其对肺小动脉结构的影响，探讨天甲美在防治HPH中的作用，并为天甲美的临床应用提供科学的实验依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 动物

　　健康雄性6～8周龄Wistar大鼠(延边大学医学院动物科提供)21只，体重190～230 g，按随机数字表法分为对照组、低氧组、治疗组，每组7只。

　　1.2 方法

　　1.2.1 试剂与仪器

　　天甲美(20 ml/支，每支含L门冬氨酸1.7 g、钾0.228 g、镁0.084 g，辽宁丹东制药厂产品)，MPU型压力换能器(日本光电)，RM6000型多道生理仪(日本光电)，LEICA Q 550 IW型图象处理与分析系统仪(德国)，LEICA RML 2025型切片机(德国)。

　　1.2.2 模型制备

　　对照组每天腹腔内注射生理盐水9 ml /kg。低氧组每天缺氧前半小时腹腔内注射生理盐水9 ml /kg。治疗组(低氧+天甲美)每天缺氧前半小时腹腔内注射天甲美9 ml /kg(含镁0.038 g)。将低氧组与治疗组大鼠置于常压低氧舱内，舱内充入氮气稀释，保持氧浓度(10.0±0.5)%，每天缺氧8 h，每周6 d，共30 d。舱内二氧化碳和水蒸气分别用钠石灰及氯化钙吸收。对照组置于同一室内饲养 。

　　1.2.3 测定指标

　　1.2.3.1 血流动力学测定及右心室肥厚指数测定

　　大鼠经20%乌拉坦0.5 ml∕100 g麻醉后，采用右心导管法测定肺动脉压力。经右颈外静脉插入微导管，接上MPU型压力换能器及RM6000型多道生理仪，连续描记压力曲线，测定mPAP。另一微导管插入左颈总动脉，以同样的方法测定mCAP。然后打开胸腔，取出大鼠心脏，剪去心房组织，沿室间隔边缘剪下右心室(RV)和左心室+室间隔(LV+S)，滤纸吸干水分后分别称重，计算RV∕(LV+S)值，反映右心室肥厚指数。

　　1.2.3.2 肺形态学指标测定

　　将大鼠右上肺组织以10%甲醛固定，石蜡包埋，切片作Weigert弹力纤维染色，在400倍光镜下，计数伴行呼吸性细支气管及肺泡管的肺小血管中，MA、PMA及NMA的数目，分别计算MA、PMA、NMA占肺小血管总数的百分比。

　　1.2.3.3 肺小肌型动脉RMT、RMA的测定

　　应用LEICA Q 550 IW型图象处理与分析系统对切片中内弹力层清晰、形状较规则的肺小肌型动脉(15 μm≤外径<50 μm)进行分析。运用LeicaQwin软件测量每个血管的如下指标：外径Ⅰ(过血管轴心的外弹力层之间的最长外径)、外径Ⅱ(过血管轴心的外弹力层之间的最短外径)、内弹力层长度(LIAL)、内弹力层包围的面积(AIEL)、外弹力层包围的面积(AEEL)，应用上述指标，根据Barth等〔3〕的方法计算不同切面角度(0°<α<90°)(α为血管实际切面与水平切面之夹角)及处于不同舒缩状态的血管之RMT与RMA。每只大鼠测量8～10个肺小动脉并分别求其均值，作为肺血管形态学指标进行统计分析。

　　1.3 统计学处理

　　数据以x±s表示，采用SPSS软件系统进行组间方差分析。

　　2 结 果

　　2.1 mPAP、mCAP及肺腺泡内MA、PMA、NMA、RMT(%)、RMA(%)

　　见表1。三型肺小血管比例中，低氧组MA%、PMA%明显增高于对照组(P<0.01)，NMA%明显低于正常组(P<0.01)。治疗组MA%、PMA%明显低于低氧组(P<0.01)，NMA%明显高于低氧组(P<0.01)。低氧组RMT%、表1 各组大鼠mPAP、mCAP、RV╱LV+S、MA%、PMA%、NMA%、RMT%、RMA%测定结果(略)

　　2.2 光镜下肺组织形态学改变

　　见图1。Weigert弹力纤维染色切片显示低氧组大鼠肺小动脉管壁普遍增厚，管腔明显狭窄，内弹力纤维膜增厚，内外弹力层之间的距离明显增宽。天甲美治疗组大鼠肺小动脉管壁增厚、管腔狭窄程度明显减轻，内外弹力层之间的距离增宽，程度较低氧组减轻。

　　3 讨 论

　　HPH是引起慢性肺原性心脏病的根本原因其主要发病机制为低氧性肺血管收缩及其随后的肺血管重建，肺血管重建是HPH不可逆发展的病理学基础。早期防治和逆转肺血管重建是治疗HPH的关键。本实验中低氧30 d的大鼠mPAP、RV∕(LV+S)明显高于正常组，提示建立了大鼠常压低氧肺动脉高压模型。天甲美治疗组mPAP、RV∕(LV+S)明显下降，与低氧组比较有显著性差异(P<0.01) ，三组之间mCAP无显著性差异，表明天甲美能降低肺动脉高压、减轻右心室肥厚，且在短期内对体循环无明显影响。

　　关于缺氧引起肺小血管痉挛，继而肺血管重建，血管阻力增加，最终导致HPH的机制仍未完全清楚，目前认为血管平滑肌的收缩包括肌肉的兴奋、兴奋收缩耦联和收缩过程，每一过程都与能量代谢有关。缺氧时糖的有氧代谢障碍，ATP生成不足，细胞膜Na+ K+ ATP酶活性降低，细胞内钾离子回收少，钠不能排出细胞外，膜内电位升高，部分去极化，致膜电位更接近阈值而提高肌肉的兴奋性。天甲美是门冬氨酸钾盐与门冬氨酸镁盐的混合物，门冬氨酸是三羧酸循环中间产物，草酰乙酸的前体，补充因缺氧而耗损的能量底物，在无氧状态下进行底物水平磷酸化产能〔4〕，为细胞提供能量。另外门冬氨酸对细胞的亲和力很强，作为螯合剂，与金属离子结合后，分离较慢，可作为钾、镁离子的优秀离子载体，使其重返细胞内，有效地提高细胞内钾、镁离子浓度。且镁离子可激活Na+ K+ ATP酶活性，阻止K+ 进一步外溢。故天甲美能为细胞提供能量外，保持细胞内高钾状态，稳定静息电位，抑制平滑肌兴奋性。

　　镁是人体细胞内第二位最丰富的阳离子，参与所有膜的结构，催化或激活机体300多种酶系，是体内所有能量代谢中的关键元素，镁离子的失调与多种疾病有关。冯华松等〔5〕报道老年肺心病患者细胞内Mg2+ 含量明显低于同龄健康人。其原因尚不清楚，可能与缺氧致ATP合成受阻使Ca2+Mg2+ATP酶活性降低有关。刘嘉言〔6〕等报道缺镁大鼠可发生动脉内膜损伤、水肿、肥厚，内弹力膜断裂及中膜平滑肌层肥厚，补镁后可以逆转。本实验的弹力纤维染色切片中观察到天甲美治疗组大鼠肺小动脉管壁的内弹力膜增厚、中膜平滑肌层增厚等血管结构重建程度较低氧组明显改善。缺氧使中层平滑肌肥大,无肌型动脉壁出现平滑肌层,因此肌型与无肌型动脉比值增高,此为肺血管结构重建的重要形式,导致肺血管阻力增高。

　　本实验中低氧组大鼠的腺泡内三型肺小血管比例中NMA%明显下降，而 MA%、PMA%明显高于对照组，且RMT%、RMA%明显高于对照组，提示慢性缺氧引起无肌型动脉肌化、肌型动脉中膜增厚、管壁狭窄等血管结构重建。天甲美治疗组与低氧组比较NMA%增高，MA%、PMA%明显降低，尤其MA% 降低，且RMT%、RMA%分别降低，提示天甲美在一定程度上逆转无肌型动脉肌化及中膜增厚、管壁狭窄等肺血管重建。

　　缺氧及肺动脉压力增高是刺激肺血管重建的主要因素。HPH及肺血管重建的有效治疗关键在于早期防治。本实验结果表明天甲美具有良好的预防HPH及逆转肺血管重建的作用，并在实验中未发现低血压等副作用。本实验为天甲美治疗肺心病提供科学的实验依据，应进一步临床深入研究。

　　【参考文献】

　　1 程 焰，刘声远，王迪浔，等.肺心营养合剂对大鼠缺氧性肺、脑血管反应及肺血管改建的影响〔J〕.同济医科大学学报，1996;25(5)：344.

　　2 卢传义，王迪浔.高镁饮食对大鼠缺氧性肺血管收缩反应和慢性缺氧性肺动脉高压的影响〔J〕.中国病理生理杂志，1991;7(6)：594.

　　3 Barth PJ，Kimpel C,Roy S,et al.An improved mathematical approach for the assessment of the medial thickness of pulmonary arteries〔J〕.Path Res Pract,1993;189：56776.

　　4 祝忠群，苏肇伉.谷氨酸、天门冬氨酸与心肌保护〔J〕.心血管病学进展,1997;18(1)：47.

　　5 冯华松，王 琳，唐敏章.24例老年肺心病患者红细胞钙ATP酶和钙镁含量变化〔J〕.中华老年医学杂志，1996;15(3)：142.