李江 邵同先 吕丰收 张宇明 赵汴霞 张苏亚 李志强 张凤娟
冬季是心血管疾病的多发期，心血管疾病的死亡率和致残率明显升高。既往关于低温环境对心肌细胞形态学的影响研究多集中在某一特定低温状态[1-2]，而对于低温环境下随着温度的降低，其对心肌细胞形态学的影响报道较少。本研究旨在探讨低温环境下家兔急性心肌缺血时心肌细胞形态学的变化规律。
1 材料与方法
1.1 实验动物及仪器 健康中国家兔112只，雌雄不拘，体重2.0~2.5 kg，由郑州大学动物实验中心提供。NIKON ECLIPSE E 200生物显微镜(北京中显恒业仪器仪表有限公司)。
1.2 建立动物模型 将家兔随机分为实验组和对照组。两组家兔在自然低温环境(10 ℃、5 ℃、0 ℃、-5 ℃)下均采用10%水合氯醛耳缘静脉麻醉(5 ml/kg)，家兔处于自然呼吸状态，仰卧固定于手术台上。20%硫化钠脱去胸前区毛，碘伏消毒，沿胸骨左缘切口，切断左侧第3~4肋软骨。用开胸器撑开，暴露纵隔和心脏，胸膜完整，兔呼吸平稳。对照组开胸但不阻断冠状动脉血流，实验组进一步纵行切开心包，用棉签轻轻将心脏向右上抬起，结扎左冠状动脉左室支中下1/3处，直视下确定结扎相应供血区域心肌组织颜色变暗，确定制备急性心肌缺血模型成功，整个造模过程用5%葡萄糖氯化钠注射液静脉滴注以保证实验动物存活。
1.3 动物分组 两组家兔均在自然低温环境下(10 ℃、5 ℃、0 ℃、-5 ℃)暴露不同时间(30 min、60 min)。实验组10 ℃30 min和60 min各7只，5 ℃ 30 min和60 min各7只，0 ℃30 min和60 min各7只，-5 ℃ 30 min和60 min各7只，共56只；对照组10 ℃ 30 min和60 min各7只，5 ℃ 30 min和60 min各7只，0 ℃ 30 min和60 min各7只，-5 ℃ 30 min和60 min各7只，共56只。
1.4 标本采集与处理 两组家兔在自然低温环境下(10 ℃、5 ℃、0 ℃、-5℃)暴露不同时间(30 min、60 min)后，于相应时间点空气栓塞处死家兔取出心脏，用蒸馏水洗去心脏中的残血，置于10%甲醛中固定。于左冠状动脉左室支结扎处至心尖部冠状面横切心肌取材，石蜡包埋后切片行HE染色，在光镜下观察心肌细胞形态学的变化。
2 结果
2.1 对照组HE染色结果 10 ℃组(见图A1)和5 ℃组(见图A2)：心肌纤维平行排列整齐，细胞核清晰，细胞质呈伊红色，心肌间质未见渗出。0 ℃ 30 min组(见图A3-1)：心肌纤维排列较整齐，细胞核清晰，局灶性细胞质呈深伊红色，心肌间质未见渗出。0 ℃ 60 min组(见图A3-2)：心肌纤维排列疏松，细胞核清晰，局灶性细胞质呈深伊红色，心肌间质轻度水肿。-5 ℃30 min组(见图A4-1)：心肌纤维拉长，排列疏松，细胞核清晰，局灶性细胞质呈深伊红色，心肌间质水肿。-5 ℃ 60 min组(见图A4-2)：心肌纤维拉长、变细，排列疏松，细胞核清晰，局灶性细胞质呈深伊红色，心肌间质水肿。
2.2 实验组HE染色结果 10 ℃ 30 min组(见图B1-1)：心肌纤维排列较整齐，细胞核清晰，局灶性细胞质呈深伊红色，心肌间质未见渗出。10 ℃ 60 min组(见图B1-2)：心肌纤维拉长、排列较整齐，细胞核清晰，局灶性细胞质呈深伊红色，心肌间质未见渗出。5 ℃ 30 min组(见图B2-1)：心肌纤维浊肿、排列不整齐，细胞间质小血管扩张、淤血。5 ℃ 60 min组(见图B2-2)：心肌纤维拉长、局灶性肌浆凝集。0 ℃ 30 min组(见图B3-1)：心肌纤维拉长、排列不整齐，细胞间质水肿。0 ℃ 60 min组(见图B3-2)：心肌纤维拉长、排列不整齐，部分呈轻微波浪状，局灶性肌浆凝集，嗜酸性增强。-5 ℃30 min组(见图B4-1)：心肌纤维拉长，呈波浪状排列，嗜酸性增强。-5 ℃ 60 min组(见图B4-2)：心肌纤维拉长，呈波浪状排列，部分断裂；细胞间质水肿，小血管有明显淤血。
3 讨论
图A1 对照组10 ℃心肌细胞形态学变化(40×)
图A2 对照组5 ℃心肌细胞形态学变化(40×)
图A4-1 对照组-5 ℃ 30 min心肌细胞形态学变化(40×)
图B1-1 实验组10 ℃ 30 min心肌细胞形态学变化(40×)
图B2-1 实验组5 ℃ 30 min心肌细胞形态学变化(40×)
图B3-1 实验组0 ℃ 30 min心肌细胞形态学变化(40×)
图A3-2 对照组0 ℃ 60 min心肌细胞形态学变化(40×)
图A4-2 对照组-5 ℃ 60 min心肌细胞形态学变化(40×)
图B1-2 实验组10 ℃ 60 min心肌细胞形态学变化(40×)
图B2-2 实验组5 ℃ 60 min心肌细胞形态学变化(40×)
图B3-2 实验组0 ℃ 60 min心肌细胞形态学变化(40×)
图B4-1 实验组-5 ℃ 30 min心肌细胞形态学变化(40×)
图B4-2 实验组-5 ℃ 60 min心肌细胞形态学变化(40×)
环境温度变化与机体的代谢密切相关，人和哺乳动物的适宜环境温度为10~35 ℃，对机体代谢无明显影响。当环境温度低于10 ℃时，机体产生冷感，故将环境温度10 ℃称为临界温度[3]。邵同先等[4]研究报道，当环境温度从2 ℃降至-6 ℃，随着低温状态停留时间延长，家兔直肠温度从36.9 ℃降至32.1 ℃，呈下降趋势。何子安等[5]研究发现，低温可致机体血浆产生一种以较大颗粒存在的冷凝蛋白，在微小血管中可能会造成淤积或堵塞，导致微循环障碍，加剧冻伤组织的病变。本研究结果显示，10 ℃和5 ℃自然低温环境下对照组心肌纤维形态无明显变化。当环境温度从0 ℃降至-5 ℃的过程中，对照组心肌纤维从排列较整齐逐渐变为心肌纤维拉长、排列疏松，心肌细胞间质水肿。实验组从10 ℃降至-5 ℃的过程中，心肌纤维逐渐从拉长，排列疏松至排列呈波浪状改变并有部分心肌纤维断裂，心肌细胞间质水肿，小血管明显淤血。提示心肌缺血及心肌细胞损伤逐渐加重。Hoye等[6]研究显示，随着低温刺激强度的不断增加，心肌细胞的损伤越来越严重。邵同先等[4]研究发现，随着环境温度下降，从-2 ℃至-6 ℃的过程中，HE染色结果显示，家兔心肌细胞损伤逐渐加重。这些均与本研究结果相符。推测其发生机制可能是家兔的体温随着环境温度下降逐渐减低，内脏血管痉挛，血管中冷凝蛋白增加，微小血管血流变慢、淤积，微循环障碍，导致心肌缺血和心肌细胞损伤。提示机体的抗寒和保暖是防止心肌缺血和损伤的重要措施之一。
综上所述，从0~-5 ℃，随着时间的延长，心肌细胞损伤明显。在已有心肌缺血的情况下，环境温度10 ℃时，就可以对已存在心肌缺血的心肌细胞引起形态学改变，提示缺血心肌细胞对低温环境温度变化更加敏感。
[1]王红兵，邓小燕，汤振宇，等.低温对心肌细胞形态变化及细胞间相互作用影响的实验初探[J].医用生物力学，2006，21(4)：267.
[2]王岚峰，王姝，董均树，等.亚低温对心肌缺血的影响[J].中国心血管杂志，2005，10(5)：332-335.
[3]邵同先，张苏亚.低温医学[M].呼和浩特：远方出版社，2003：7.
[4]邵同先，张苏亚.低温状态下机体代谢与心律失常的关系[J].河南职工医学院学报，2005，17(1)：47-49.
[5]何子安，孙方人，马于敏.冷暴露大白鼠血浆中冷凝蛋白的含量测定及其分离鉴定[J].解放军预防医学杂志，1995，14(4)：257.
[6]Hoye A T，Davoren J E，Wipf P，et al.Targeting mitochondria[J].Acc Chen Res，2008，41(1):87-97.
