太空养心方对尾吊大鼠心脏功能的影响

第21卷第1期 2008年2月 航天医学与医学 SpaceMedicine＆MedicalEngineering V01．2lNo．1 Feb．2008 太空养心方对尾吊大鼠心脏功能的影响木 米 涛，李勇枝，范全春，赵 爽，白桂娥，周亮忠 (中国航天员科研训练中心，北京100094) 摘要：目的观察太空养心方对尾吊模拟失重大鼠心脏泵血功能和收缩功能的作用。方法24只SD雄 性大鼠随机平分为对照组、悬吊组、中药组(同时吊尾)，分别在7d、28d后应用超声心动图技术检测实 验大鼠心脏左室的泵血功能和收缩功能。结果中药组与悬吊组比较，在用药28d后。左室舒张末内径 (LVDD)、左室舒张末容积(LVDV)及其指数、每搏量(sv)及其指数均显著增加(P<0．05)。结论太空 养心方对模拟失重引起的大鼠心脏泵血功能下降具有一定的保护作用。 关键词：失重模拟；太空养心方；中药复方；心脏功能；超声心动图 中图分类号：R856．2文献标识码：A 文章编号：1002-0837(2008)01-0022-04 EffectsofTaikongYangxinPrescr勿tiononHeartFunctioninTail-suspensionRats．MTao，LIYong—zhi， FANQuan—chun，ZHAOShuang，BAIGui—e，ZHOULiang—zhong．SpaceMedicine&MedicalEngineer- ing，2008，21(1)：22—25 Abstract：ObjectiveToinvestigateeffectsofTaikongYangxinPrescriptiononIeftventricularpump andcontractfunctioninrataftertailsuspension．MethodsTwentyfourmaleSprague—Dawley(SD) ratswererandomlyanddividedintothreegroups：(A)normaIcontrolgroup，(B)tail—suspension groupand(C)Chineseherbcompoundgroup(takingTaikongYangxinPrescriptionandtailsuspen— sion)．Theleftventricularfunctionsinratswereexaminedbyechocardiographyseparatelyafter7d and28dtail—suspension．ResultsAfter28doftail—suspension，ascomparedwiththetail—suspension group，LVDDinChineseherbcompoundgroupincreasedsignificantly(P<0．05)，LVDV，SVand theirrelevantindicesallincreasedsignificantly(P<0．05)．ConclusionTaikongYangxinPrescription mayprotectheartpumpfunctioninratsaftersimulatedweightIessness． Keywords：weightIessnesssimulation；TaikongYangxinPrescription；Chineseherbcompounds； heartfunction；echocardiogram Addressreprintrequeststo：LIYong—zhi．ChinaAstronautResearchandTrainingCenter，Beijing 100094，China 目前认为，心脏是失重效应的重要靶器官之 一⋯，其主要表现为心脏泵血功能降低，心输出 量减少，心肌收缩能力减弱以及飞行后立位耐力 不良等。美国国家航空航天局(NASA)2004年在 BCPR(BioastronauticsCriticalPathRoadmap) 提出航天中心血管系统的首要危险因素主要包括 心功能和血管功能下降，甚至严重的心律失常。 为了能有效防护失重生理适应反应，我们在益气 养心、补肾活血立法的基础上组方遣药，提高心脏 功能，增强心血管对航天特殊环境的适应性和耐 受能力。本实验通过超声心动图检测的方法，观 察太空养心方对尾吊模拟失重大鼠心脏泵血功能 和收缩功能的作用。 方 法 太空养心方组成人参、黄芪、麦冬、五味子、 修回El期：2007—10—15 通讯作者：李勇枝liyongzhi@sina．corn ·基金项目：中国载人航天工程项目资助 熟地、骨碎补、川芎、茯苓等。 太空养心方的制备按处方量称取药物，经 10倍量水回流提取3次，每次1h，弃去药渣，合 并滤液，减压浓缩至含生药1g／mL，相对密度1．2 (25℃)，中药浓缩液经高压灭菌，4℃冰箱保存 备用。 模拟失重大鼠模型与饲养选择雄性Spra— gue—Dawley大鼠24只，体重为(180-I-15)g。动 物由北京维通利华实验动物技术有限公司提供， 合格证号：SCXK(京)2002-0003。大鼠按体重配 对原则，随机分为正常对照组、悬吊组与中药组， 每组8只。正常对照组只进行单笼饲养，模型组 与中药组均采用尾部悬吊法，连续悬吊28d，大 鼠尾部悬吊按相关文献报道的方法进行呤J。中 药组动物每天给予中药汤剂灌胃(1．7g／100g)， 其它组给予等量生理盐水灌胃。3组动物于7d 和28d后，按同样方法进行2次超声检测。 超声心动图检测使用Sequoia512型超声 万方数据 第1期 米涛，等．太空养心方对尾吊大鼠心脏功能的影响 诊断仪，经胸壁高频超声探头15L8W，频率14 MHz，图像深度3cm。大鼠悬吊7d后，用3．5％ 水合氯醛(1mL／100g，腹腔注射)将动物麻醉， 记录肢导心电网。检测时，置动物于水平卧位，剪 去左胸前区毛，涂适量耦合剂。尽量取得连续清 晰的3个心动周期内的动态图像，图像存入MO 磁光盘以备脱机分析。所有测量分析由2名有经 验的超声专科医生操作。大鼠悬吊28d后，如上 重复超声心动图检测。 数据测量与计算 由M-型图像依次测量舒 张末室问隔厚度(IVSd)、收缩末室间隔厚度 (IVSs)、左室舒张末内径(LVDD)、左室收缩末内 径(LvSD)、左室舒张末后壁厚度(LVPWd)、左 室收缩末后壁厚度(LVPWs)。所有数值均为连 续3个心动周期的平均值。按文献给出的Teich— holz计算式计算下列各指标：左室舒张末容积 (LVDV)、左室收缩末容积(LVSV)、短轴缩短率 (FS)、每搏量(SV)及其指数(SVl)、射血分数 (EF)、心排出量(CO)及其心指数(CI)、左室后 壁增厚率(△T％)。 统计分析所有数据均以孑±s表示，采用单 因素方差分析，P<0．05为有显著性差异。 结 果 太空养心方对心脏泵血功能的影响 太空养心方对短期模拟失重大鼠的作用大 鼠在悬吊7d后(表1)，与对照组相比，悬吊组 LVDD、LvSD、LVDV及其指数、LVSV及其指数、 SV及其指数等指标都有显著性减少，均具有统计 学意义(P<0．05)；EF稍有增加，没有显著性(P >0．05)。与对照组比较，中药组LVDD、LVDV 及其指数、SV及其指数、CO及其指数明显降低， 均具有统计学意义(尸<0．05)，LVSD、LVSV及其 指数、EF降低不显著(P>0．05)。与悬吊组比 较，中药组各指标没有显著性变化(尸>0．05)。 太空养心方对长期模拟失重大鼠的作用大 鼠悬吊28d后(表2)，与对照组相比，悬吊组 LVDD、LVSD、LVDV、SV及其指数、CO均显著降 低(P<0．05)，EF、LvSV、CI有降低趋势，但无统 计学意义。与悬吊组相比，中药组LVDD、LVDV 及其指数、SV及其指数均有显著性增加(P<0． 05)，LVSD、LvSV及其指数、心排出量及其指数 及EF均有增高趋势，无统计学意义(P>0．05)。 与对照组比较，中药组各指标有所下降，但无统计 学意义。 太空养心方对心脏收缩功能的影响 太空养心方对短期模拟失重大鼠的作用 大 鼠悬吊7d后(表3)，与对照组相比，悬吊组LVP- Ws、AT％有降低趋势，LvFS有升高趋势，但均 无统计学意义(P>0．05)；与悬吊组相比，中药组 LVPWd、LVPWs有所升高，但无统计学意义(P >0．05)，△T％、LvFS有下降趋势，但无统计学 意义(P>0．05)。与对照组比较，中药组各指标 变化均无统计学意义(P>0．05)。 太空养心方对长期模拟失重大鼠的作用 悬 吊28d后(表4)，与对照组相比，悬吊组LVP— Wd、LVPWs有显著性降低(P<0．05)，△T％、 LvFS有降低趋势，但无统计学意义(P>O．05)； 表1 吊尾8d大鼠心脏泵血功能指标变化(i±s，露=8) Table1 Thecardiacpumpfunctioninratsafter8dtab-suspension(i±s，n=8) Note：}P<0．05．ascomparedwithnormalcontrolgroup 万方数据 航天医学与医学工程 第21卷 表2吊尾28d大鼠心脏泵血功能指标变化(i-I-S，n=8) Table2 Thecardiacpumpfunctioninratsafter28dtail-suspension(i±s，n=8) Note：}P0．05)，AT％有降低趋势，但无统计学 意义(P>0。05)。与对照组比较，中药组各指标 变化无统计学意义(P>0．05)。 讨论与结论 20世纪70年代中期以来，超声心动图检测 已成为历次航天计划中观察航天员心脏功能与结 构变化的主要技术方法之一。80年代，国外学者 已开始用超声心动图观察大鼠的心脏结构与功 能。我国学者暴军香、张立藩等"1应用超声心动 图技术研究模拟失重大鼠心脏形态与功能的变 化，观察到实验动物的超声心动图改变出现类似 航天员飞行后的变化，证实了此种方法用于评价 尾吊大鼠心脏功能的可行性和可靠性。 在本实验中，悬吊组大鼠出现了左室每搏量 减少，左室舒张末期内径减小等变化，这与暴军香 等的报道是一致的"J。模拟失重4wk大鼠，超 声心动图检测表明左室舒张末、每搏量等均显著 减少。这也与实际飞行中航天员超声心动图的变 化是一致的ⅢJ。而且动物实验结果证明失重对 心肌的收缩功能是有影响的，如动物失重飞行后 出现心肌萎缩性的改变∞J，尾吊大鼠左心室和乳 头肌收缩力下降【_¨等。从飞行后测得的心肌磷 酸化酶a和b增加，肌浆球蛋白和ATP酶活性下 降，表明失重引起了心肌的退行性改变¨J。 本实验结果显示，长时间服用本方，左室舒张 末期内径、左室舒张末期容量、每搏量及其指数均 较悬吊模型组显著增高，左室舒张末后壁厚度明 显增大。表明太空养心方具有提高模拟失重大鼠 的心脏泵血功能的作用及一定的提高心脏收缩功 万方数据 第1期 米涛，等．太空养心方对尾吊大鼠心脏功能的影响 能的作用，这与Frank—Starling机制定律是一致 的。Frank—Starling机制定律认为：心脏的泵血功 能是与其前负荷(心室充盈程度)相关的。Henry 等【81描记心室收缩末期容积与心脏每搏量之间 的曲线而得到一条随心室舒张末期容积的减小而 心室每搏量减少的直线，说明心室机械能降低的 原因是其外在负荷(Frank—Starling机制定律)而 不是心肌本身质量和收缩能力的改变。因此，太 空养心方能明显提高心脏的舒张末期容量是其能 够改善心脏泵血功能的直接原因。当较多的血液 进入心室后，心室肌受到较大程度的牵拉，这种牵 拉或收缩前初长度的增加，可使心肌肌小节中粗 细肌丝有效重叠的程度增加。当收缩蛋白被激活 时，可形成横桥联结的数目相应增多，肌小节收缩 强度也就增加，其结果是整个心室收缩的强度增 加。 本实验中观察到在用药7d后，中药组大鼠 的心脏功能并未表现出与悬吊组大鼠的显著性差 别，分析原因可能与太空养心方存在的应激保护 作用有关。太空养心方能够在环境应激比较强烈 的情况下降低机体的能量消耗，以便在后期对环 境变化和应激保持一定的适应能力和耐受能力。 《素问·痿论》说：“心主身之血脉”。心脏的 正常搏动，依赖于心气的充沛。心气充沛，血液 才能在脉内正常的运行，周流不息，营养全身。病 理状态下，心气虚证出现收缩功能及舒张功能的 改变，现在研究表明，心气虚证患者的SV，CO、 EF等指标均明显下降(P<0．01)，Cl等也下降 (P<0．05)，左心室舒张、收缩功能评价心气虚证 诊断有高度敏感性(87％)和高度特异性(88％)。 因而，心气虚是心功能减弱的重要中医病机。 本方以益气养心、补肾活血立法。方中人参 甘温，大补元气，黄芪甘温，加强补脾益气之功，共 为君药；麦冬甘寒，五味子酸温，二者共为臣药，与 君药共奏益气养阴之效。现代药理研究表明，人 参皂甙具有细胞膜稳定性和抗炎作用，能改善急 性心肌缺血所致的心脏舒张功能低下。生脉散 (人参、麦冬、五味子)可显著改善DPPH或XO 所致心肌损伤，对抗氧自由基对心脏的损伤，提高 心脏功能一J。在本实验中，实验结果支持太空养 心方对由于4wk模拟失重引起的大鼠心脏功能 下降具有一定的防护作用。 [参考文献] [1】 SHENXianyun．EfectofweightIessnessoncardiovascu— farsystemIJ1．Fore=gnMedtcalSciences(Sectlonof MilitaryMedicine)。1990，7(3)：115—119． [2]CHENJie。MAJin，DINGZhaopmg，et越．AModified ta¨·susDensionmodeIforsimulatinglong—termweight- Iessness[J]．ChineseJournaIofSpaceScience。1993。 13(2)：159—162， 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