24小時快速起搏右心房對兔心房單向動作電位的影響

孫娟，侯月梅，張玲

(1.新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心律失常研究室，烏魯木齊 830054; 2.新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心臟中心，烏魯木齊 830054)

研究報告

24小時快速起搏右心房對兔心房單向動作電位的影響

孫娟1，侯月梅2，張玲1

(1.新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心律失常研究室，烏魯木齊 830054; 2.新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心臟中心，烏魯木齊 830054)

目的應(yīng)用心內(nèi)電生理技術(shù)研究心房快速起搏(RAP)對兔心房單向動作電位(MAP)的影響。方法成年新西蘭兔20只隨機分為二組:假手術(shù)組、模型組各10只。經(jīng)頸內(nèi)靜脈將電極置入右心房。以600次/分行RAP，同時分析在0、4、8、12和24 h的單向動作電位時程(MAPD)。結(jié)果假手術(shù)組在實驗的時間段內(nèi)右房游離壁MAP復(fù)極90%時程(MAPD90)無明顯差別。RAP 8 h，起搏組右房游離壁MAPD90較P0有明顯縮短，從起搏前(112.50±9.57)ms至起搏8 h分別縮短到(51.25±4.79)ms，分別縮短了61.25 ms。結(jié)論房顫(AF)時心房MAPD90縮短。MAP技術(shù)可安全地用于研究AF時的電重構(gòu)(ER)，能提供準確的電生理改變的信息。

房顫;心房快速起搏;單向動作電位;電重構(gòu)

心房顫動(atrial fibrillation，AF)是一種臨床常見的心律失常，在人群中總的發(fā)病率為1%，并隨著年齡增長而升高，在超過75歲者達10%［1，2］?？焖傩姆科鸩?rapid atrial pacing，RAP)引起的電生理變化和人類AF及其他動物AF模型的電生理改變一致［3］，因而RAP模型很適合被應(yīng)用于研究AF的發(fā)生和相關(guān)電生理、分子生物學等機制。RAP對在體心臟心肌動作電位時程的影響國內(nèi)外少見報道。心肌動作電位較有效不應(yīng)期更能精確反映心房肌的電生理特性。有數(shù)個研究單向動作電位(monophasic action potential，MAP)的報道，記錄了反映鄰近細胞群除極和復(fù)極過程的MAP，證明MAP可以逼真的反映跨膜動作電位時程的形態(tài)和時程變化［4］。因此本研究應(yīng)用單相動作電位記錄技術(shù)研究RAP對心肌電生理的影響，對闡明AF變化的機理具有重要價值。

1 材料和方法

1.1 動物

成年新西蘭兔20只，體質(zhì)量2.5～3 kg，雌雄不拘，由新疆醫(yī)科大學動物實驗中心提供［醫(yī)動字第16－003號］，動物質(zhì)量屬于一級標準。實驗設(shè)計及實施均經(jīng)過新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院動物倫理委員會的審核批準。實驗動物隨機分為2組，假手術(shù)組10只，模型組10只。

1.2 材料

手術(shù)器械:備皮刀、止血鉗、組織剪、開胸器、電生理材料包括穿刺針、6F動脈鞘管、4極電極(電極間距2 mm，Cordis Webster公司)。HELLER Cardio－2000電生理儀(德國);DF－3A型心臟電生理刺激儀(蘇州中國東方電子儀器廠，中國);LEAD－2000電生理儀(四川錦江電子科技，中國)。

1.3 模型制作方法

用3%戊巴比妥鈉30 mg/kg經(jīng)兔耳緣靜脈注射麻醉后，靜脈推注肝素1000 U抗凝。將兔仰位固定于兔臺上，氣管插管，呼吸機輔助呼吸，調(diào)節(jié)氧流量4～6 L/min，潮氣量為10 m L/kg，呼吸壓力0～2 kPa。將手術(shù)臺尾部抬高30°，頸部正中切口，分離右側(cè)頸內(nèi)靜脈并切開，近頭端結(jié)扎。應(yīng)用LEAD－2000電生理儀(四川錦江電子科技)在心內(nèi)電圖和體表心電圖監(jiān)測下置入一根4F兩極電極(電極間距2 mm)至右心房做記錄電極。以心內(nèi)電生理圖出現(xiàn)高大A波小V波為理想記錄圖，固定電極導(dǎo)管。采用連續(xù)單刺激模式進行24 h RAP，起搏頻率600次/分，脈寬0.5 ms，強度4 V。假手術(shù)組僅植入起搏電極，不行高位快速右心房起搏刺激。AF定義為心房無序的電活動，心電圖表現(xiàn)為P波消失，代之以大小不等間隔不均，形態(tài)不一的f波，頻率450～600次/分，RR間期不等，持續(xù)10 s以上。記錄起搏誘發(fā)AF后的心電圖及心內(nèi)電生理圖，起搏時間分別是0 h(P0)、4 h(P4)、8 h(P8)、12 h(P12)和24 h(P24)。

1.4 右心房M AP的測量

將起搏電極送入心房內(nèi)垂直接觸高位右房，然后給導(dǎo)管輕輕加壓，此時心電圖上出現(xiàn)快速的雙向反折，表明探查電極與心內(nèi)膜接觸，繼續(xù)給導(dǎo)管加壓，MAP逐漸增大，達到穩(wěn)定后記錄基礎(chǔ)狀態(tài)下右房滿意的MAP(滿意的MAP圖形基線平穩(wěn)、振幅5 mV、前后波折＜20%MAP幅度)，見圖1～2。MAP復(fù)極90%時程(monophasic action potential duration 90%，MAPD90):連續(xù)記錄右房游離壁的MAP圖，MAP信號的放大和濾波均由LEAD－2000電生理儀處理，并儲存于硬盤中。MAPD90的測量為在竇性心律下，紙速100 mm/s，放大倍數(shù)為5～10 mV，測量3個心搏的MAPD90，取平均值。

Ⅱ:體表導(dǎo)聯(lián);HRA:高右房圖1兔右心房心內(nèi)電生理圖Ⅱ:Ⅱ－lead electrocardiogram;HRA:high right atriumFig.1 Intra－cardiac electrophysiology in the right atrium of rabbit

圖2 兔心內(nèi)電生理記錄的RAP致AF圖形(600次/分)Fig.2 Atrial fibrillation graphic measured with intracardiac electrophysiological technique in rapid atrial pacing rabbit(600 bpm)

1.5 統(tǒng)計學處理

2 結(jié)果

2.1 模型制作完成情況

模型組9只兔完成模型制作，一只死于電極位置放置過深，電極尖端穿透心房游離壁心臟破裂而死，其余兔均在實驗時間完成實驗檢查。

2.2 心內(nèi)電生理記錄M AP圖形

心內(nèi)電生理圖形顯示，對應(yīng)于體表Ⅱ?qū)?lián)的心房波出現(xiàn)高大A波小V波，確定電極完全進入右心房，如圖1。采用連續(xù)單刺激模式進行24 h RAP，心內(nèi)電生理記錄的AF圖形如圖2所示。刺激電極一端向心房施壓，另一端連接MAP插孔，變換電生理儀的測量指標為MAP，記錄MAP圖形(圖3)。從快速起搏后MAP形態(tài)上來看，主要是平臺期的縮短或消失和振幅降低。

圖3 兔右心房MAPFig.3 MAP of right atrium in rabbit

2.3 兩組不同時間右房游離壁M APD90的變化

假手術(shù)組在實驗的時間段內(nèi)右房游離壁MAPD90無明顯差別(P＞0.05)。RAP 8 h，起搏組右房游離壁MAPD90較P0有明顯縮短，從起搏前(112.50±9.57)ms至起搏8 h分別縮短到(51.25 ±4.79)ms，分別縮短了61.25 ms(P＜0.05)。見表1，圖4。

表1 三組不同時間右房游離壁MAPD90的變化(±s，ms，n=10)Tab.1 Changes of right atrial free wall MAPD90at different times in the three experiment groups

表1 三組不同時間右房游離壁MAPD90的變化(±s，ms，n=10)Tab.1 Changes of right atrial free wall MAPD90at different times in the three experiment groups

注:與P0相比，*P＜0.05。

組別Group P0P4P8P12P24假手術(shù)組(Sham operated group)114.00±8.22 113.00±7.58 113.00±9.08 110.00±7.64 108.25±8.37模型組(Model group)112.50±9.57 118.75±11.09 51.25±4.79*98.30±13.93 102.27±7.93

圖4 兩組MAPD90在不同時間點的變化Fig.4 Changes of MAPD90at different times in two experiment groups

3 討論

AF本身引起的并發(fā)癥嚴重威脅人類健康。盡管對AF的病理生理研究已經(jīng)非常廣泛，但對AF的發(fā)生機制仍然存在諸多的問題亟待解決，導(dǎo)致了目前AF的各種治療方案都存在不同程度的局限性。心房電重構(gòu)是AF發(fā)生和維持的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，故準確檢測心房電重構(gòu)電生理參數(shù)的變化對研究AF發(fā)生機制具有重要意義。大量實驗證實，與臨床AF接近，AF誘發(fā)率高，制作簡單可靠的動物模型是RAP模型。本實驗利用兔建立RAP模型，結(jié)果證實此模型能模擬AF發(fā)生早期的電生理改變，穩(wěn)定可靠，重復(fù)性好。

目前MAP記錄技術(shù)己被視為反映心肌復(fù)極的最佳手段，它能精確顯示局部心肌細胞動作電位的整個復(fù)極時程，在形態(tài)和時程上能精確反映完整搏動心臟心肌的除極和復(fù)極時程。將這一技術(shù)用于研究心房電重構(gòu)，國內(nèi)外少見報道。MAP可用于完整搏動心臟上，尤其重要的是能夠從患者心臟上記錄到。MAP技術(shù)架起了基礎(chǔ)與臨床電生理之間的橋梁，能夠精確顯示局部心肌細胞動作電位的整個復(fù)極時相，并能提供準確的局部激動情況。

近年來，學者們隨著對AF的發(fā)生機制日益關(guān)注，MAP記錄技術(shù)在AF研究中的應(yīng)用頗受矚目。1997年，F(xiàn)ranz用MAP記錄技術(shù)研究復(fù)律后的慢性AF、房撲患者，發(fā)現(xiàn)AF使MAPD90明顯縮短，而且心房有效不應(yīng)期(Atrial effective refraction period，AERP)和MAPD90縮短的程度相似，MAPD縮短是AF引起不應(yīng)期改變的原因。Kamalvand［5］研究了慢性AF患者心房肌MAPD的變化，證實MAPD在AF發(fā)生后明顯縮短。Velden等［6］研究發(fā)現(xiàn)，慢性AF時RAA心房肌細胞的MAPD明顯縮短，而且還發(fā)生了頻率自適應(yīng)性的下降，表現(xiàn)為MAPD不因心房率的減慢而延長?？梢钥闯?，AF的持續(xù)對心房肌細胞MAPD的影響與對心房肌有效不應(yīng)期的影響平行。1998年Lubinski等［7］研究發(fā)現(xiàn)RAP同樣可使器質(zhì)性心臟病患者的心房發(fā)生電重構(gòu)，心房有效不應(yīng)期和MAPD90縮短。2000年，Manios［8］用MAP記錄技術(shù)研究了慢性AF電復(fù)律后MAPD90與AF復(fù)發(fā)的關(guān)系，記錄了5個起搏周長(350、400、450、500、600 ms)的右房MAPD90，發(fā)現(xiàn)慢性AF引起AERP和MAPD90縮短以及MAPD頻率自適應(yīng)下降，而且AERP和MAPD90在復(fù)律患者恢復(fù)竇性心律24 h后亦恢復(fù)正常，電復(fù)律后AF復(fù)發(fā)者的MAPD90頻率自適應(yīng)在短周長時下降顯著。其他許多動物實驗研究也都發(fā)現(xiàn)快速心房刺激或AF均引致心房電重構(gòu)，包括MAPD、心房有效不應(yīng)期縮短，心房傳導(dǎo)速度(conduction velocity，CV)減慢，從而使波長縮短，在心房形成多個功能性的折返環(huán)，促進了AF的發(fā)生和發(fā)展。這些研究表明AF的發(fā)生與短MAPD及短波長密切相關(guān)。Watanabe［9］對射頻手術(shù)的患者進行心房起搏(CL140～160 ms)30 min，起搏前后測量在周長600、500、400、300及250 ms時的MAPD90。結(jié)果發(fā)現(xiàn)MAPD90在起搏前后各個周長上均無差別。而頻率依賴性(頻率依賴性變異=MAPD90在CL為600 ms時的值－MAPD90在CL為300 ms時的值)變異顯著下降。Bode等［10］則發(fā)現(xiàn)可以用動作電位時程來估算不應(yīng)期，有效不應(yīng)期與MAPD70的相關(guān)系數(shù)為0.97。

本研究結(jié)果顯示，單相動作電位形態(tài)發(fā)生改變:假手術(shù)組MAP上升支陡峭，動作電位各時相易于分辨，等電位線明顯。24 h停起搏后，模型組MAP頂部較平坦，動作電位平臺期縮短或消失，振幅下降。AF時MAP心房搏動周長顯著縮短，絕對不規(guī)則; MAP圖形各異，除極變慢，振幅不一;復(fù)極相在復(fù)極達到不同水平即被隨后而來的除極提早終止;連續(xù)的MAP彼此之間舒張間期消失;心房MAP顯示局部除極在局部組織剛剛脫離絕對不應(yīng)期時即開始發(fā)生。

本實驗結(jié)果顯示，MAPD發(fā)生改變:假手術(shù)組在實驗的時間段內(nèi)右房游離壁MAPD90無明顯差別。RAP 8 h，起搏組右房游離壁MAPD90較P0縮短了61.25 ms。我們推論，RAP 8 h后，MAPD和AERP同時變化，縮短趨勢呈平行關(guān)系。12 h后，MAPD縮短趨勢降低，頻率適應(yīng)性消失。因MAP標測能直接觀察在體心肌局部電活動，可精確測量局部傳導(dǎo)時間、動作電位時程、復(fù)極時間等參數(shù)［11］。

本研究結(jié)果表明兔RAP 24 h后MAP的形態(tài)發(fā)生顯著的改變，主要是平臺期的縮短或消失，形態(tài)改變的另一個特征是振幅降低。進一步分析表明，快速起搏兔右房MAPD90較假手術(shù)組顯著下降。MAP技術(shù)可安全地用于研究AF時的電重構(gòu)，較有效不應(yīng)期能提供更準確的電生理改變的信息。

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Effect of 24 Hours Rapid Atrial Pacing on Atrial M onophasic Action Potential in Rabbits

SUN Juan1，HOU Yue－mei2，ZHANG Ling1
(1.Arrhythmia Laboratory，2.Cardiovascular Research Center，F(xiàn)irst Teaching Hospital，Xinjiang Medical University，Urumuqi 830054，China)

ObjectiveTo study the effect of 24 hours rapid atrial pacing on atrial monophasic action potential (MAP)and atrial electrical remodeling(ER)in rabbits.M ethods Twenty New Zealand white rabbits of either sex (weight 2.5 to 3.0 kg，n=20)were random ly divided into 2 groups:sham operated group(n=10)and model group (n=10).All animals were euthanized with pentobarbital(30 mg/kg followed by 5 mg/kg/h，i.v.).Atrial effective refraction period(AERP)was measured by programmed electrical stimulation before pacing and from 0 to 24 hours after the onset of the pacing.ResultsIn the sham operated group，monophasic action potential duration 90%(MAPD90)was not changed at all experimental intervals.In the model group，MAPD90was shortened in P8 through the pacing process compared with those before pacing(P＜0.05).ConlusionThe MAPD90is shortened by rapid atrial pacing in rabbits. MAP technique is safe for studying electrical remodeling of atrial fabrillation(AF)and may provide accurate information of electrophysiological changes.

Atrial fabrillation;Rapid atrial pacing;Monophasic action potential;Electrical remodeling

R541.75

A

1005－4847(2010)04－0300－04

2009－11－11

國家自然科學基金資助項目(30560050)。

孫娟(1979－)，女，漢族，在讀博士，從事臨床心臟電生理研究。

侯月梅(1959－)，女，漢族，主任醫(yī)師，教授，臨床心血管內(nèi)科博士后，從事臨床心電生理研究。E－mail:youmei_hou@hotmail. com.