高心率對(duì)大鼠離體心臟心輸出量的影響*

余 愿，張 琳，余志斌△

（1.第四軍醫(yī)大學(xué)航空航天生理學(xué)教研室，陜西 西安710032；2.南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江西南昌330088）

心率是機(jī)體內(nèi)固有的調(diào)節(jié)心輸出量的重要因素之一［1］。人體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過增快心率可增加大約40%的心輸出量［2］。心率可調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物心肌的收縮性能，一般呈現(xiàn)兩種調(diào)節(jié)類型：正性與負(fù)性力-頻率關(guān)系（force-frequency relationship，F(xiàn)FR）。正性 FFR表現(xiàn)為隨心率增快，心肌收縮力增加。負(fù)性FFR正好相反，隨心率增加心肌收縮力降低；負(fù)性FFR又分為三種類型：I相、II相與全相負(fù)性 FFR［1］。在較低頻率范圍內(nèi)引起的負(fù)性FFR為I相，在較高頻率范圍引起的負(fù)性FFR為II相。倉(cāng)鼠或其他哺乳動(dòng)物的心衰心肌在所有頻率范圍內(nèi)均呈現(xiàn)負(fù)性FFR（全相）［3，4］。人類等大型哺乳動(dòng)物心肌在 1至 4 Hz生理性心率范圍內(nèi)為正性FFR，大于4 Hz則呈現(xiàn)II相負(fù)性FFR［5］。嚙齒類動(dòng)物如大鼠心肌的FFR則呈現(xiàn)三種變化類型：0.5至1 Hz為I相負(fù)性FFR，1至3 Hz為正性 FFR，3至 5 Hz又呈現(xiàn) II相負(fù)性 FFR［6，7］。大鼠在體平均心率約為450 beats／min，即7 Hz左右，正好位于II相負(fù)性FFR。因心輸出量為心率與心室每搏量之積，較高的心率可能代償心率增快引起的心肌收縮力降低，從而增加心輸出量。雖然目前對(duì)心肌I與II相負(fù)性FFR的機(jī)制有所了解，但是，心率變化對(duì)大鼠整體心臟的影響機(jī)制可能不同。因此，在整體大鼠心臟水平，心率與心輸出量的關(guān)系以及可能機(jī)制，尚待探討。

本研究采用離體大鼠工作心臟模式，擬觀測(cè)不同心率變化對(duì)整體心臟心輸出量的影響，并探討影響心輸出量的可能機(jī)制。

質(zhì)量管理和評(píng)價(jià)要有組織保證，落實(shí)到人。在我國(guó)醫(yī)院一般是在護(hù)理部下設(shè)立質(zhì)量督導(dǎo)科(組)或質(zhì)量管理委員會(huì)。質(zhì)量督導(dǎo)科(組)是常設(shè)機(jī)構(gòu)，配備1～3名高年資護(hù)理人員;實(shí)行護(hù)理部一總護(hù)士長(zhǎng)一科護(hù)士長(zhǎng)3級(jí)質(zhì)控組織和護(hù)理問題專家小組，實(shí)行護(hù)理會(huì)診制度與護(hù)理病例討論制度［13］;分項(xiàng)或分片(如大內(nèi)科、大外科、?？?、門急診等)檢查評(píng)價(jià)。并采用定期自查、互查互評(píng)或上級(jí)檢查方式進(jìn)行。院外評(píng)價(jià)經(jīng)常由上級(jí)衛(wèi)生行政部門組成，并聯(lián)合各醫(yī)院評(píng)價(jià)組織對(duì)醫(yī)院工作進(jìn)行評(píng)價(jià)，如JCI評(píng)審、等級(jí)醫(yī)院評(píng)審等，其中護(hù)理評(píng)審組負(fù)責(zé)評(píng)審護(hù)理工作質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

健康雄性成年SD大鼠12只（購(gòu)于第四軍醫(yī)大學(xué)動(dòng)物中心），體重230～240 g，適應(yīng)性飼養(yǎng)1周，室溫控制在22℃，12 h光照，12 h黑暗循環(huán)。同一心臟采用兩種刺激頻率，進(jìn)行前后比較觀測(cè)。

1.2 大鼠離體工作心臟與收縮功能測(cè)量

大鼠腹腔注射肝素（100 IU／100 g bw），30min后腹腔注射戊巴比妥鈉（40 mg／kg bw）麻醉，迅速開胸摘取心臟，剪除殘余肺葉與脂肪組織。依照已建立的實(shí)驗(yàn)方法［8］，于1 min內(nèi)將心臟懸掛于離體心臟灌流系統(tǒng)（Radnoti，USA）上，于 37℃在 60 mmHg恒壓下行Langendorff模式灌流。觀測(cè)心臟流出液量，此即為冠狀動(dòng)脈流出量（coronary flow，CF）。進(jìn)一步修剪心臟上脂肪組織，用眼科彎鑷探尋左心房附近的肺靜脈入口，找到入口后，輕輕插入左心房灌流針頭，再沿針頭下方輕柔插入 Millar導(dǎo)管（SPR-671；Millar Instruments，Houston，USA），注意觀察計(jì)算機(jī)波形，以確定Millar導(dǎo)管進(jìn)入左心室內(nèi)，結(jié)扎防止漏液。繼續(xù)平衡灌流10 min，將心臟從Langendorff模式轉(zhuǎn)換為工作心臟模式，前負(fù)荷維持于10 mmHg，后負(fù)荷仍為60 mmHg。確認(rèn)CF與Langendorff模式下相近，表明左心房插管無(wú)漏液。心臟在固有心率（intrinsic heart rate）下平衡20 min后，選取心輸出量大于30ml／min的6只大鼠心臟開展后續(xù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。采用電刺激器（Aurora Scientific Inc.，Canada，方波刺激，波寬5 ms，刺激電壓20 V）刺激離體心臟。240 beats／min（4 Hz）刺激 5 min平衡后，改用 300 beats／min（5 Hz）刺激5min至平衡。在主動(dòng)脈流出管道接一側(cè)管，用壓力傳感器（SP844，MEMScAP，Skoppum，Norway）測(cè)量主動(dòng)脈壓力。PowerLab（ML845，AD Instrument Inc.，Sydney，Australia）記錄并分析各項(xiàng)生理指標(biāo)：左室收縮末壓（left ventricular end-systolic pressure，LVESP）、左室舒張末壓（left ventricular end-diastolic pressure，LVEDP）和左心室壓力從收縮壓峰值至75%舒張的時(shí)程（time from peak to 75%relaxation，TR75）。主動(dòng)脈流量與冠脈流量之和記為心輸出量。

再次，可以凝聚社會(huì)的正能量，通過閱讀讓人們與那些崇高的精神對(duì)話，與那些偉大的靈魂同行，更好地處理個(gè)人與社會(huì)、義與利等關(guān)系。

數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示。應(yīng)用 SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件，采用配對(duì)t檢驗(yàn)與方差分析進(jìn)行兩種刺激頻率作用下均值間差異性比較。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

自2013年起，按照河北省文化廳邊遠(yuǎn)貧困地區(qū)人才支持計(jì)劃文化工作者專項(xiàng)工作要求與部署，河北省圖書館已圓滿完成4年的人才支持項(xiàng)目計(jì)劃，其中包括人員的選派工作和培養(yǎng)工作。在這四年間里，河北省圖書館共計(jì)派出業(yè)務(wù)骨干52人次進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)，包括讀者服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、業(yè)務(wù)管理自動(dòng)化、數(shù)字資源推廣、文獻(xiàn)資源建設(shè)規(guī)范化等技術(shù)指導(dǎo)；為國(guó)定貧困縣公共圖書館培養(yǎng)了34名文化工作者，主要形式為組織各基層貧困縣公共圖書館工作人員到省館實(shí)地培養(yǎng)、以干代訓(xùn)，讓參加培養(yǎng)的學(xué)員邊學(xué)習(xí)、邊實(shí)踐，在實(shí)際工作中提高理論基礎(chǔ)和業(yè)務(wù)技能。

2 結(jié)果

2.1 增加心率降低離體大鼠心臟的心輸出量

與 240 beats／min刺激下相比，300 beats／min刺激時(shí)，左心室壓的 TR75僅縮短約2.5%，仍具有顯著性差別（P＜0.05，圖 5）。

2.2 心率對(duì)左心室壓力的影響

左心室壓力（left ventricular pressure，LVP）與主動(dòng)脈壓力（aortic pressure，AP）同步記錄，疊置兩條壓力曲線如圖4A與4B。主動(dòng)脈壓力曲線下降支有一切跡，為主動(dòng)脈瓣關(guān)閉所形成的折返波。因此，主動(dòng)脈壓力曲線與左心室壓力曲線的交叉點(diǎn)可作為主動(dòng)脈瓣的關(guān)閉壓。240 beats／min刺激時(shí)，離體工作心臟的主動(dòng)脈關(guān)閉壓較低，為（53.5±1.1）mmHg；300 beats／min刺激后，該關(guān)閉壓抬高約 24%（P＜0.01，圖4C）。由于主動(dòng)脈瓣提前關(guān)閉，以及心率增快引起心動(dòng)周期縮短，使射血時(shí)間亦明顯縮短約18%（P＜0.01，圖 4D）。

Fig.3 Leftventricular end-diastolic pressure（LVEDP）in isolated rathearts（±s，n＝6）

2.3 心率影響主動(dòng)脈瓣關(guān)閉壓

離體大鼠心臟的電刺激頻率從240 beats／min增加到 300 beats／min，LVESP呈明顯降低約 4.8%（P＜0.05，圖2，圖3B）。圖3A為離體大鼠工作心臟的灌流圖，240 beats／min刺激時(shí)，左心房充盈正常；當(dāng)以300 beats／min刺激平衡后，左心房明顯擴(kuò)張（箭頭所指），提示左心室回流受阻。圖3B為左心室壓力變化的趨勢(shì)圖，增加刺激為300 beats／min后，LVESP逐漸降低至新的平衡點(diǎn)，LVEDP則逐漸抬高。定量分析表明300 beats／min刺激下，LVEDP較240 beats／min刺激時(shí)明顯升高約139%（P＜0.01，圖3C）。

2.4 加快心率可縮短左心室舒張時(shí)間

當(dāng)以240 beats／min刺激離體大鼠心臟時(shí)，其心輸出量為（33.33±0.47）ml／min，增加刺激頻率為300 beats／min后，心輸出量下降約20%，兩均值間具有非常顯著性差別（P＜0.01，圖 1）。

Fig.4 Pressure ataortic valve close and ejection duration in isolated working heart of rat（±s，n＝6）

Fig.5 Time from peak to 75%relaxation（TR75）of leftventricular pressure in isolated rat hearts（±s，n＝6）

3 討論

大鼠離體工作心臟觀測(cè)表明：當(dāng)心率從240 beats／min提高到 300 beats／min，心輸出量明顯降低，LVESP小幅下降，LVEDP則大幅抬高。主動(dòng)脈瓣關(guān)閉壓升高導(dǎo)致射血時(shí)間縮短，可能是高心率引起心輸出量降低的主要原因。

將同步記錄的主動(dòng)脈壓力曲線與左心室壓力（left ventricular pressure，LVP）曲線疊置，主動(dòng)脈與左心室壓力曲線上升支交叉處為主動(dòng)脈瓣打開點(diǎn)，左心室開始射血；主動(dòng)脈與左心室壓力曲線下降支交叉處為主動(dòng)脈瓣關(guān)閉點(diǎn)，該點(diǎn)處的壓力記為主動(dòng)脈瓣關(guān)閉壓［8］。主動(dòng)脈瓣打開點(diǎn)與關(guān)閉點(diǎn)間的時(shí)間記為射血時(shí)間。

大鼠心肌肌條的研究表明，在3至5 Hz電刺激頻率范圍內(nèi)，心肌呈現(xiàn) II相負(fù)性 FFR［6，7］。其分子機(jī)制可能涉及多個(gè)方面：在高心率下，心肌細(xì)胞pH降低，使肌原纖維對(duì)Ca2＋的敏感性降低；或者頻率依賴性肌質(zhì)網(wǎng)Ca2＋攝取功能增強(qiáng)，使肌質(zhì)網(wǎng)Ca2＋達(dá)到飽和［9］；或者肌質(zhì)網(wǎng)Ca2＋釋放通道釋放功能被抑制［6］。這種增加心率引起的負(fù)性變力作用，對(duì)整體心臟的心輸出量是否產(chǎn)生明顯影響，目前并未見研究報(bào)道。左心室LVESP為反應(yīng)心肌收縮性能的指標(biāo)之一，心肌收縮力特別是等長(zhǎng)收縮力降低可導(dǎo)致LVESP降低。本研究增加刺激頻率使LVESP降低，但下降的幅值僅僅只有4.8%（圖2），這提示提高刺激頻率引起的心肌收縮性能降低，不足以引起近20%的心輸出量降低。所以，在整體心臟，高心率導(dǎo)致心輸出量降低的機(jī)制，與II相負(fù)性FFR可能并不相同。刺激頻率增加引起LVEDP大幅抬高，升高幅值平均達(dá)139%（圖3C）。在300 beats／min刺激下，左心房顯著擴(kuò)張，亦是LVEDP升高的佐證（圖3A）。由于在離體工作心臟模式下，前負(fù)荷保持在10 mmHg，后負(fù)荷亦維持在60 mmHg，故 LVEDP升高提示左心室泵血功能受阻。

阻礙心臟泵血功能的因素主要有：心肌收縮性能、主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全導(dǎo)致血液返流到心室或者主動(dòng)脈瓣過早關(guān)閉等。在本實(shí)驗(yàn)條件下，心肌收縮性能的變化較小，主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全亦不存在。本研究發(fā)現(xiàn)：在300 beats／min刺激下，離體工作心臟的主動(dòng)脈瓣關(guān)閉壓明顯升高，雖然心率增快可縮短心動(dòng)周期的時(shí)程，但是，TR75僅縮短約 2.5%（圖 5），表明這方面的影響較小。所以，主動(dòng)脈瓣關(guān)閉壓升高則成為射血時(shí)間縮短的主要因素。由于射血時(shí)間的減少，在后負(fù)荷不變的條件下，左心室每搏量會(huì)明顯降低。雖然心率有所增加，但也不足以代償左心室每搏量的降低，最終導(dǎo)致心輸出量的明顯下降。另一方面，心肌存在頻率依賴性舒張?jiān)鰪?qiáng)作用［10］。在300 beats／min刺激作用下，左心室壓力曲線的TR75縮短，表明存在這種頻率依賴性舒張?jiān)鰪?qiáng)作用。但是，高心率下的舒張?jiān)鰪?qiáng)作用的代償作用有限，反而由于加速舒張，在主動(dòng)脈壓力曲線形態(tài)不變的條件下，可能成為主動(dòng)脈瓣關(guān)閉壓力升高的原因之一。當(dāng)然，關(guān)于高心率下主動(dòng)脈瓣關(guān)閉壓力升高的機(jī)制，尚需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討。

形體訓(xùn)練已經(jīng)奠定了夸張動(dòng)作的基礎(chǔ)，但夸張動(dòng)作的表現(xiàn)應(yīng)當(dāng)自然、優(yōu)美、得體。符合人物性格。在舞臺(tái)表演中，所有外部動(dòng)作，都是要以內(nèi)心的情緒來做參考。有的演員在舞臺(tái)上會(huì)有很多無(wú)機(jī)的動(dòng)作，不符合人物的情緒。還會(huì)顯得手足無(wú)措，這樣會(huì)影響到角色人物的形象，要盡量避免。

綜上所述，當(dāng)心率從240 beats／min提高到300 beats／min時(shí)，由于頻率增強(qiáng)舒張速率的作用，使左心室壓力快速下降，而主動(dòng)脈壓力曲線形態(tài)未發(fā)生明顯改變，因而導(dǎo)致主動(dòng)脈瓣關(guān)閉壓力升高，縮短左心室射血時(shí)間，減少的每搏量不能被增加的心率所代償，最終導(dǎo)致心輸出量明顯降低。

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