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1研究背景和目的心肌梗死(myocardial infarction, MI)后一系列组织学和病理学变化最终可导致心室重塑(ventricular remodeling, VR),其可引发左心室功能不全的发生。VR是一个涉及心肌细胞丢失、胶原纤维大量形成的复杂过程,并以心肌细胞肥大,纤维化,细胞外基质沉积和心脏基因表达的改变为特征,是心脏对于负荷过重的一种生理性适应性反应。部分重症病人,这种最初的适应性反应会变得适应不良,最终导致心脏衰竭的发生率和死亡率升高。药物治疗和以溶栓、经皮腔内冠状动脉成形术(percutaneous transluminal coronary angioplasty, PTC A)和冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting, CABG)为代表的再血管化治疗可以显著减少心肌梗死面积,改善局部血液循环,挽救濒死的心肌,在很大程度上延缓了心脏衰竭的发生。心力衰竭的发生不仅涉及心肌坏死,还与心肌细胞凋亡有关。心肌梗死发生后,心肌缺血中心区以心肌细胞死亡为主,而在缺血区的边缘部分则有大量的心肌细胞发生凋亡。大量研究发现心肌梗死后恶劣的心肌微环境与心肌细胞坏死和和凋亡密切相关。众所周知,氧自由基(oxygen free radicals, OFR)在心肌损伤,尤其是缺血再灌注损伤中发挥重要的作用。心肌缺血、缺氧及心肌缺血再灌注时氧自由基爆发性形成增多,与细胞膜磷脂中的较多的不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应,破坏细胞膜的完整结构,流动性降低,通透性增高,并使存在于细胞膜上的膜蛋白(酶、受体、离子通道)活性降低,同时,膜磷脂的过氧化可经过磷脂酶C、D,进一步分解膜磷脂,增加OFR生成和脂质过氧化,OFR可以与蛋白质多肽链上的氨基酸残基、巯基等发生氧化反应,改变蛋白质的结构,使蛋白质发生变性、降解。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性的高低可以反映出组织清除氧自由基的能力,而丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量可以反映脂质过氧化的水平。低能激光照射(low level laser irradiation, LLLI)在医学领域的研究和应用已有60余年的时间。动物实验和临床实践充分证明,LLLI是安全、有效的,并且可以调节多种生物学过程,比如：加快侧支循环血液运行,改善微循环；促进伤口愈合；减轻炎症反应和促进成骨细胞、淋巴细胞、关节软骨细胞、成纤维细胞等细胞的复制。多年来,Oron和他的团队发现LLLI可以显著减少大鼠和狗心肌梗死后瘢痕组织的形成和心肌梗死面积,并且还发现LLLI可以上调大鼠梗死心肌组织中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)和诱导性一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)的表达,促进血管生成,具有一定的心肌保护作用。另外,LLLI可以刺激骨髓间充质干细胞(bone marrow derived mesenchymal stem cells, BMSCs)的复制、生长因子的分泌和向心肌方向的分化。然而,据我们所知,目前对于大鼠MI后3周应用LLLI对梗死心肌组织中OFR和VR过程的影响的研究较少。因此,本研究旨在探讨MI后3周应用波长为635nm的二极管低能激光对大鼠梗死心肌组织中OFR和VR的影响。2材料和方法2.1120只雌性清洁级SD大鼠随机分为3组：假手术组(sham组,30只),对照组(control组,45只),LLLI治疗组(LLLI组,45只)。通过结扎左冠状动脉前降支建立大鼠心肌梗死模型,术前30分钟肌肉注射青霉素20万单位预防感染,10%水合氯醛溶液(300g/kg)腹腔注射麻醉,备皮,气管插管并呼吸机辅助呼吸(频率70次/分,潮气量3ml/100g),胸骨左缘第4肋与第5肋间打开胸腔,充分暴露心脏,以左冠状静脉为标志,用6-0prolene线在肺动脉圆锥和左心耳间距主动脉根部约3～4mm处,连同一束心肌结扎左冠状动脉前降支,穿针后于心脏表面喷洒0.05m12%利多卡因注射液,待心律规整后结扎缝线,以心脏前壁局部颜色变为白色为标志,逐层关胸。假手术组手术操作同模型操作,但冠状动脉只穿线不结扎缝线。手术结束后30℃下保温至大鼠苏醒,术后三天每天肌肉注射青霉素20万单位预防感染,饮食充足供应。2.2MI后3周,所有大鼠再次开胸暴露心脏,可见心肌梗死区呈白色,与周围正常心肌组织区别明显,LLLI组大鼠给予二极管激光照射(波长635nm,功率6mW,照射时间125s,能量密度0.96J/cm2),然后关胸逐层缝合。Sham组和control组操作同前,但是不开通激光电源。2.3分别于MI后3周再次开胸后二次开胸后1h,24h,48h,72h,1周时,每组取4-6只大鼠处死大鼠,取出心脏,保证MI后4周每组剩余5只大鼠。采集各组大鼠整块梗死的心肌组织部分,迅速转移至-80℃冰箱中保存。标本采集结束后,取保存的新鲜心肌组织在低温条件下制备组织匀浆液,分别以黄嘌呤氧化酶法测定SOD活性,硫代巴比妥酸法测定MDA含量,具体操作按照试剂盒说明书进行。2.4大鼠MI后4周,每组5只大鼠10%水合氯醛溶液腹腔注射麻醉,开胸取出大鼠心脏,剪去多余的结缔组织和大血管,应用生理盐水充分冲洗至心腔内无血液残留,部分大鼠心脏行TTC染色,部分放入10%甲醛溶液中固定,冠状动脉结扎处以下部分平行于房室沟做一切面,取结扎线以下部分制备常规石蜡切片(5μm),用于TTC染色、HE染色和Masson染色,观察并测量MI后心肌组织、心肌梗死面积、左室室壁厚度和胶原纤维含量等变化。2.5统计每组数据,所有数据以x±s表示,并用统计软件SPSS17.0处理,组内比较采用单因素方差分析,组间比较采用LSD检验,检验水准p=0.05。3结果3.1制备大鼠心梗模型的成功率约为77.8%,LAD结扎后可见左心室局部颜色变白。3周后切取心脏肉眼观可以观察到明显的梗死区,与周边正常心肌区别明显。组织切片TTC染色、HE染色和Masson染色均显示梗死区的心肌组织坏死,正常的心肌结构消失,有较多胶原纤维组织形成,与梗死区周围正常的心肌组织有明显区别,MI造模成功。3.2Control组和LLLI组大鼠梗死心肌组织中SOD活性比sham组明显降低(p＜0.05),差异具有统计学意义,各组心肌组织中SOD活性呈现出术后1h到48h逐渐升高,48h时达到最高,随后至1周逐渐降低的趋势。LLLI组大鼠SOD活性在各时间点均较control组降低(p＜0.05),差异具有统计学意义。3.3Control组和LLLI组大鼠梗死心肌组织中MDA含量较sham组显著升高(p＜0.05),差异具有统计学意义,各组MDA含量呈现出从1h至48h逐渐降低,48h时最低,随逐渐升高的趋势,1周时各组差异仍具有统计学意义(p＜0.05)。各时间点LLLI组MDA含量均较control组增高(p＜0.05),差异具有统计学意义。3.4LLLI组大鼠心肌梗死面积较control组明显减少(18±9%vs35±10%,p＜0.05)差异具有统计学意义；MI后,左心室室壁厚度较sham组(1.32±0.04mm)明显减少,LLLI后左心室室壁厚度较control组明显增加(0.84±0.02mm vs0.31±0.03mm,p＜0.05),差异具有统计学意义。3.5sham组大鼠左心室壁胶原纤维含量为4.81±0.40%,LLLI组(30.97±2.60%)和control组(64.34±2.20%)较sham组明显增加(p＜0.05),差异具有统计学意义,LLLI组较control组显著减少(p＜0.05),差异具有统计学意义。4结论LLLI可以显著降低大鼠梗死心肌组织中SOD活性,增加MDA含量,减少心肌梗死面积、减少胶原纤维组织生成,增加左心室室壁厚度,即LLLI可以显著改善大鼠心肌梗死后心室重塑过程,但在一定程度上增加了梗死心肌组织中的氧自由基含量,其确切机制需进一步探讨。