实验性大鼠急性心肌缺血超微结构变化的观察

朱莉萍蒋剑英沈淑萍

【中图分类号】R541【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2010)02-0060-01

【摘要】通过电镜观察大鼠急性心肌缺血时超微结构的变化，得出结论：急性心肌缺血性可以导致心肌细胞超微结构的损伤和凋亡的发生。

【关键词】急性心肌缺血大鼠超微结构

本实验试图通过观察心肌细胞急性缺血时超微结构的变化，为在急性心肌缺血时，心肌细胞凋亡的发生以及凋亡发生的时间性提供一定的形态学依据。

1材料和方法

1.1材料健康成年的Wistar大鼠72只，由山西医科大学动物中心提供。JEM100-CX型透射电镜观察。

1.2方法

1.2.1动物分组和动物模型制备大鼠随机分为6组：0.5h组、1h组、2h组、3h组、4h组和6h组，每组12只。0h组为对照组，即每组中取2只，共12只构成对照组：打开胸腔，丝线穿过左冠状动脉前降支下心肌，但不结扎。其他6组为实验组，实验组大鼠结扎左冠状动脉前降支制备急性心肌缺血模型。分别于0.5h、1h、2h、3h、4h和6h，剪开胸壁，摘取心脏，切取左冠状动脉前降支供血区心肌，进行以下研究。

1.2.2电镜标本的制作及观察处死大鼠后立刻取左前降支冠状动脉供血区心肌1×1×1mm3,用20%的戊二醛和1%的锇酸双固定，系列丙酮脱水，618环氧树脂包埋，LKB-Ⅳ型超薄切片机切片，醋酸铀和枸橼酸铅双染色后用JEM100-CX型透射电镜观察。

2结果

对照组的心肌超微结构正常：粗面内质网和线粒体结构清晰，基质中电子密度中等，胞浆内有丰富的糖原，A带和I带清晰，肌节等距。实验组：缺血0.5h组：A带和I带较清晰，肌节轻微紊乱，线粒体和粗面内质网肿胀，线粒体中出现一些小的电子致密物质，糖原减少，胞浆电子密度降低。缺血1h组：A带和I带模糊，肌节严重紊乱，线粒体嵴断裂，空泡变性，粗面内质网肿胀，空泡变性，其上的核糖体脱落，糖原几乎不能见到。缺血2h组：A带和I带已不能辨认，肌节严重破坏，线粒体空泡变性加重，甚至形成髓鞘样结构，即：细胞内或细胞外出现的一些螺旋状或同心圆状卷曲的结构，糖原不能见到，细胞核中的染色质凝聚于皱缩的核膜下。缺血3h组：大部分线粒体和内质网空泡化，粗面内质网上的核蛋白体数目进一步减少。缺血4h组，线粒体和内质网空泡变性进一步加重，部分线粒体和内质网的结构破碎，但能较清楚的分辨其结构。缺血6h组，大部分线粒体和内质网的结构破碎，但仍能分辨其结构，可以观察到一些由单位膜包绕的类圆形结构，这些类圆形结构的内部可以看到脂质小泡和一些破碎线粒体的轮廓，这些类圆形结构即凋亡小体。

3讨论

缺血和缺氧是导致细胞损伤的重要因素。当缺血和缺氧发生时，首先引起线粒体氧化磷酸化过程障碍：ATP生成减少，进而导致钠泵功能降低，以至衰竭。钠在细胞内蓄积，而细胞内的钾外流，经渗透平衡，细胞内水分增加，同时AMP生成增多，从而使磷酸果糖激酶活性增加，糖酵解作用增强，从而使细胞从糖原获取ATP以满足能量的需要，从而使糖原迅速减少，进而使核糖体从粗面内质网上脱落，多聚核糖体解聚成为单体。如缺氧时持续存在，细胞膜通透性增加，细胞内Ca2+浓度增加，当Ca2+浓度达到一定浓度后，可以引起细胞骨架的改变。膜性脂质结构变性，形成髓鞘样结构：即细胞膜和/或细胞器膜脂质片段的同心圆状卷曲的结构。同时，胞浆中的Ca2+浓度的升高可以活化多种酶，如：磷酸酯酶、蛋白酶和核酸内切酶等，从而导致线粒体、内质网和细胞核功能和形态的改变。当缺氧时间进一步延长，导致细胞发生不可逆性损伤。早期的细胞不可逆损害主要体现在线粒体的变化，即线粒体肿胀，嵴变短，稀疏，甚至消失，可以空泡化，线粒体基质中出现富含钙的无定形致密小体，此时线粒体的氧化磷酸化的功能完全消失。细胞核水分脱失，染色质凝聚，细胞核变小，嗜碱性增强，即核固缩。

凋亡是依赖能量的细胞内死亡程序活化而导致的细胞自杀。细胞凋亡多为单个细胞的死亡，光镜下可见单个细胞和周围的细胞分离，核染色质凝集成紫蓝色致密的球状物（即核固缩），或染色质重新分布于核膜下，胞浆浓染。电镜下，凋亡的细胞首先出现核致密化，染色质浓缩，沿核膜下排列，然后染色质逐渐分裂为碎片，同时细胞器破坏，凋亡的细胞皱缩，但细胞膜完整，而后细胞膜下陷，包裹核碎片和/或细胞器，形成凋亡小体。本实验中，观察到的凋亡小体，主要是由细胞膜包裹一些细胞器的碎片和脂类物质构成。

本组实验清晰的验证了在缺血后细胞损伤的超微结构变化，如糖原减少、缺失，线粒体空泡化，电子致密小体沉积等。同时观察到了当缺血发生后不同时间段的细胞发生凋亡的一些形态学变化，而这些变化提示我们缺血导致的细胞凋亡发生的可能时间。在今后的实验中，我们将根据以上的实验结果，对缺血导致细胞凋亡发生的时间性作进一步研究。

参考文献

[1]胡萍，尤家禄，罗正曜，等.大鼠心脏再灌注综合模型.湖南医科大学学报刊，1986，11（1）：15-17.