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编号:10280558
TMR术后激光心肌管道的实验形态学观察
http://www.100md.com 《中国临床解剖学杂志》 2000年第2期
     作者:张晓东 刘晓程 刘克 曹承刚 李若凡 程效东 徐达传

    单位:张晓东(100005 北京市 中国医学科学院基础医学研究所中国协和医科大学基础医学院解剖组胚教研室);刘克(100005 北京市 中国医学科学院基础医学研究所中国协和医科大学基础医学院解剖组胚教研室);曹承刚(100005 北京市 中国医学科学院基础医学研究所中国协和医科大学基础医学院解剖组胚教研室);

    关键词:透室壁性;激光心肌血管重建术;形态学;管道

    中国临床解剖学杂志000227 【摘 要】目的:从形态学角度探讨透室壁性激光心肌血管重建术(TMR)的 供血机理。方法: 采用CO2激光照射成年兔左室壁,形成透室壁性激光心肌管道,于术后不同时间处死,利 用 组织学切片染色法,观察激光心肌管道内血管的再生与重建及形态学变化。结果:TMR术后,激光心肌管道内相继出现血液凝固、机化、新生血管及纤维组织增生,最终由纤维性瘢痕修复。但在纤维性瘢痕中存在着稀少的与心腔相通的小动脉和小静脉。结论:激光心肌管道本身并不能对心肌直接供血,而是由机化过程形成的毛细血管和小血管及纤维瘢痕中存留的小动脉对心肌供血。
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    Histomorphologic study of channels in myocardium after transmyocardial revascula rization by Laser

    Zhang Xiaodong,Liu Xiaocheng,Liu Ke,et al.

    (Departement of anatomy,Peking Union Medical College,Beijing 100005)

    Abstract Objective:To study the mechanism of blood supply of transmyocardial revasculariz ation(TMR) from the view of histomorphology.Methods:Under direct vision,transmyo cardial channels were made by CO2 Laster in vivo on the left ventricular wall of 24 rabbits.The animals were sacrificed at intervals of 1,3,7,14,28 and 56 days after TMR.The angiogenesis and histomorphological structure of the channels were observed under microscope.Results:The blood coagulation,granulation tissue,new vessels and proliferation of fibrous tissue appeared in succession in the Laster channels after TMR.The channels were replaced by fibrous tissue eventually.Neve rtheless a few small arteries and veins remained in the fibrous tissue of some channels and communicated with the ventricular cavity.Conclusions:The transmyocar dial channels itself cannot provide the blood supply to the myocardium.Actually,the capillaries and small blood vessels regenerated in the granulation tissue an d the small arteries remained in the fibrous tissue carry out the function of blood supply to the myocardium.
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    Key words Transmyocardial revascularization Histomorphology Channel

    近年来,透室壁性激光心肌血管重建术(TMR)在国内、外已普遍试用于临床[1~4] ,但对T MR术后激光心肌管道是否保持通畅及治疗效果仍有较多争议[5,6],特别是对激光 心肌管 道内血管的再生与重建及术后各时期的形态学变化报道甚少,文献尚缺。为此,本文在TMR 术后的不同时间对管道内的形态学变化进行了连续观察,为进一步的实验研究和临床应用提 供实验形态学基础。

    1 材料和方法

    成年家兔24只(雄16,雌8)。随机分成6组,每组4只。采用CO2激光照射左心室壁,形成透 室 壁性激光心肌管道,每只兔左室壁上形成2~3个管道,24只兔共计形成62个管道。激光连续 输出功率为40W,照射时间为0.5~0.9s,光斑直径0.8~1.0 mm。具体操作步骤:4%戊 巴比妥 钠经耳缘静脉注射麻醉(1 mL/kg),打开胸腔及心包,激光照射左室前壁,形成透室壁性激 光 心肌管道。穿透室壁后,心腔内血液经管道迅速射出,用纱布按压管道外口止血,数秒至数 十秒后管道内血液凝固,管道外口不需结扎。动物于术后1、3、7d和2、4、8周分别处死, 取心固定,石蜡切片,用Masson及HE染色,光镜下观察管道内血管的再生与重建及其形态结 构的变化。
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    2 结果

    2.1 术后1d

    激光心肌管道为圆锥形,外口(心外膜侧)大,为0.8~1.0 mm;内口(心内膜侧)小,为0.5~ 0 .8 mm。管道贯穿整个左室壁,管壁最内层呈现不连续的棕黑色炭化焦痂,为无结构的炭化 物 ,厚0.1~0.2 mm;在炭化焦痂层以外是凝固性坏死带,此层细胞结构消失,细胞轮廓不清 , 其间散在着一些大小不等的圆形或椭圆形汽泡,厚约0.2~0.4 mm;最外层为心肌细胞变性 层 ,表现为嗜伊红染色增强,心肌横纹模糊不清,肌浆凝聚呈条状,横断面上呈颗粒状,但细 胞膜和细胞器基本完整,细胞核结构尚好;此层再向外便过渡到正常的心肌细胞。在激光心 肌管道内,血液凝固形成血凝块(图1)。血凝块内均为正常的血细胞成分,未发现心腔血液 与心肌相交通的迹象。

    2.2 术后3d

    管道壁同术后1d相比无明显变化。管道内主要以淋巴细胞和炎性细胞浸润为主。镜下可见大 量的中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞,尚可见巨噬细胞及多核巨噬细胞(图2)。同时 可见由内皮细胞增殖而形成的内皮细胞索及毛细血管芽枝,从管壁向管道内垂直延伸。其间 可见一些散在的纤维母细胞。
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    2.3 术后7d

    管壁炭化颗粒略减少,心肌细胞变性层同正常心肌细胞已无明显差别。管壁凝固性坏死层和 管道内主要以增生的肉芽组织为主(图3),镜下可见许多扩张的毛细血管,相互交织成网 状并与心肌相交通。在毛细血管周围有大量的纤维母细胞,并有稀疏散在的胶原纤维。尚可 见少量淋巴细胞、巨噬细胞和单核细胞。

    2.4 术后2周

    管壁炭化颗粒已明显减少,凝固性坏死层已基本消失。管道内主要为大量密集的纤维母细胞 和一些胶原纤维,胶原纤维聚集成束(图4)。毛细血管数量比一周前明显减少,但出现一些 口径较大的薄壁血管,管径为106.0±26.8(40.0~200.0)μm。这些血管均有内皮,未发现 肌 层,管径粗细不一,有的呈窦样扩张,血管内有血液充盈。它们相互吻合成稀疏的网状,多 沿管道纵向排列,个别可见与心腔及心肌相交通。单核细胞和巨噬细胞偶见。
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    2.5 术后4周

    管壁炭化颗粒已基本消失。管道内纤维母细胞明显减少,纤维细胞及胶原纤维显著增加,分 布更为密集,纤维变粗并成束排列,相互交织(图5)。其间夹杂着一些成堆的脂肪细胞。管 道内已见不到毛细血管及血窦,但可见数量不多的具有肌层的厚壁血管,直径在86.0±16.8 (40.0~180.0)μm。这些小动脉和小静脉的腔内充满红细胞,且多沿管道纵行,可见与心腔 及心肌相交通。未见炎性细胞。

    2.6 术后8周

    炭化颗粒和纤维母细胞完全消失,镜下所见全部为密集排列的胶原纤维,具有典型的纤维性 瘢痕修复的特征(图6)。仅在极少数(5%~10%)管道内可见稀少的小动脉和小静脉,且数量较 4周前明显减少,口径也相对变小,多在52.0±12.4(20.0~100.0)μm。其中,有些小血管 仍可见与心腔相通。
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    图1 术后1天,CO2激光心肌管道为圆锥形,管道壁周围为热损伤带,管道内 血液凝固形成血凝块,HE×4

    图2 术后3天,管道内主要以淋巴细胞和炎性细胞浸润为主,HE×10

    图3 术后7天,管道内主要以肉芽组织增生为主,HE×40

    图4 术后2周,管道内主要为大量密集的纤维母细胞和胶原纤维,并出现一些口 径较大的薄壁血管,HE×40

    图5 术后4周,管道内胶原纤维显著增加,可见具有肌层的厚壁血管及血窦,HE ×16

    图6 术后8周,管道内全部为密集排列的胶原纤维,具有典型的纤维性瘢痕修复 的特征,HE×40

    3 讨论
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    3.1 TMR术后激光心肌管道的形态变化

    TMR术后,直径仅为1.0 mm左右的激光心肌管道在数秒至数十秒内便出现血液凝固,管道区 完 全被血凝块所填塞。如此快速的出现血凝,主要是因激光照射时切断了心肌纤维和心肌纤维 间的血管,使血管内皮细胞损伤并暴露了内皮下胶原,激活凝血因子Ⅻ和Ⅶ,启动了内源性 和外源性凝血途径。同时,管道壁粗糙的创面,更易于血小板粘附与聚集。此外,激光心肌 管道于心外膜端的封闭或结扎,使管道形成一盲管,血液自心腔进入盲管后产生的涡流与滞 流也是出现血凝的重要因素。管道内血凝块于术后2~3d开始机化,由周围管壁向血凝块内 长 入血管内皮细胞和纤维母细胞,形成肉芽组织,并有大量的淋巴细胞、巨噬细胞和炎性细胞 等浸润,约2周左右血凝块完全相化。在机化的过程中,新生的毛细血管、扩张的血窦及小 动静脉不断形成、增多,它们相互沟通并与心腔及心肌相交通。随着血凝块的机化,纤维母 细胞不断增加并产生胶原纤维,术后2周左右胶原纤维的形成最为活跃。此后,纤维母细胞 逐渐减少并转变成纤维细胞;淋巴细胞和炎性细胞逐渐消失;毛细血管、血窦及小血管逐渐 闭合、退化、消失。术后约1个月左右,激光心肌管道完全转变为主要由胶原纤维组成的、 血管极为稀少的瘢痕组织。所以,激光心肌管道的结局是纤维性瘢痕修复[7]
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    3.2 激光心肌管道内血管再生与重建的临床意义

    从形态学观察,激光心肌管道于TMR术后不久便因血液凝固而闭塞,管道本身并不通畅,它 无法使心腔血液直接与心肌相交通。本文的观察结果与文献报道[5,6,8]的观点 完全不 同。但是,随着血凝块的机化,管道内陆续出现许多新生的毛细血管、扩张的血窦和小动、 静脉,并证实这些新生的血管可以与心腔及心肌相沟通。尽管这些血管将于术后不久闭合、 退化或消失,但可以通过它们建立暂时性的侧支循环,对缺血的心肌进行供血,这也具有重 要的临床意义;同时也提示我们关于TMR今后科研和临床应用的方向与定位。因此,血凝块 的机化与再通,应被认为是 TMR术后激光心肌管道内血管再生与重建的形态学基础[9 ]。 只有管道内血管良好的再生与永久性的重建,才能使TMR具有真正的临床意义和应用价值。 这也正是TMR有待进一步实验和临床应用研究的新课题。

    3.3 单纯性TMR临床应用的可行性
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    实验结果表明:尽管 TMR术后管道内的血凝块因机化而形成了许多毛细血管、血窦和厚壁小 血管,但这些新生血管存在的时间较短,约在术后2~4周内便闭合、退化、消失,最后激光 管道纤维化、瘢痕化,仅在个别的纤维性瘢痕中残存稀少的小血管。本文实验的第5组(4周) 和第6组(8周)共8只兔,总计形成24个管道,但最终只发现2~3个管道内的纤维组织中有稀 少的小血管残存,这个比例显然不具有统计学上的意义。随着时间的推移,这些残存的小血 管是否还会闭合、消失,尚有待于研究。因此,从形态学角度,作者认为单纯性TMR技术目 前还不甚成熟、不甚完善,暂时尚不适宜临床推广应用,况且单纯性TMR治疗对患者的损伤 之大、费用之高,均使患者付出的代价和获得的治疗效果不成比例。为更好地促进TMR术后 管道内血管的再生与重建,本文建议在TMR同时,应用VEGF、FGF或转入VEGF基因等细胞生物 学、分子生物学及生物医学工程等技术和成果[10、11]进行深入的基础研究,并 改进TM R心肌打孔方式,排除炭化焦痂及热损伤对血管再生与重建的影响,有效地建立起包括分子 生物学和基因工程在内的一套TMR综合治疗技术,方可提高TMR的临床应用价值。
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    国家自然科学基金资助项目(39870385)

    作者单位:李若凡(100005 北京市 中国医学科学院基础医学研究所中国协和医科大学基础医学院解剖组胚教研室);程效东(100005 北京市 中国医学科学院基础医学研究所中国协和医科大学基础医学院解剖组胚教研室);刘晓程(中国医学科学院北京协和医院心外科);徐达传(第一军医大学解剖学教研室)

    参考文献

    1,QU Zhang.Clinical experience of transmyocardial laser revasculariza tion treating coronary artery disease.Chin J Thorac Cardiovasc Surg,1999,15(5):266

    2,Lutter G,Saurbier B,Nitzsche E,et al.Transmyocardial laser revascul ariation(TMLR) in patients with unstable angina and low ejection.Europ J Cardio Thorac Surg,1998,13:21
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    3,Vincent JG,Bardos P,Kruse J,et al.End stage coronary disease trea ted with the transmyocardial CO2 laser revascularization:a chance for the ‘in operable’ patient.Europ J Cardio Thorac Surg,1997,11:888

    4,Horvath KA,Cohn LH,Cooly DA,et al.Transmyocardial laser revasculari zation:results of a multicenter trial with transmyocardial laser revascularizati on used as sole therapy for end-stage coronary artery disease. J Thorac Cardio vasc Surg,1997,113:645
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    5,Roethy W.An examination of potential mechanisms underlying transmy ocardial laser revascularization induced increases in myocardial blood flow.Sem in Thorac Cardiovasc Surg,1999,11(1):24

    6,Okada M.A new method of myocardial revascularization by laser.Thorac Cardiovasc Surg,1991,39:1

    7,Malekan R.Angiogenesis in transmyocardial laser revascularization.A nonspecific response to injury.Circulation,1998(19 Suppl):Ⅱ 62
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    8,Hardy RL.A histologic study of laser-induced transmyocardial channels.Laser Surg Med,1987,6:563

    9,Korkola S.Exploring the scientific basis of surgery:transmyocardial revascularization.J Formos Med Assoc,1999,98(5):301

    10,Schumacher B.The stimulation of neoangiogenesis in the ischemic human heart by the growth factor FGF:first clinical results.J Cardiovase surg Torino,1998,39(6):783

    11,Rosengart TK.Angiogenesis gene therapy:phase Ⅰ assessment of direct intramyocardial administration of an adenovirus vector expressing VEGF121 cD NA to individuals with clinically significant severe coronary artery disease.Ci rculation,1999,100(5):458

    (收稿:1999-10-19), 百拇医药