激活β3腎上腺素能受體對(duì)心衰家兔室性心律失常及心率變異性、心率震蕩的影響

李海濤，吳明，馬建林，林勁，張敬文，王裕岱，韓麗娟

(海南省人民醫(yī)院心血管病臨床診療中心1、病案室2，海南?？?570311)

激活β3腎上腺素能受體對(duì)心衰家兔室性心律失常及心率變異性、心率震蕩的影響

李海濤1，吳明1，馬建林1，林勁1，張敬文1，王裕岱1，韓麗娟2

(海南省人民醫(yī)院心血管病臨床診療中心1、病案室2，海南海口 570311)

目的觀察給予β3腎上腺素能受體(β3-AR)激動(dòng)劑及抑制劑其對(duì)心力衰竭兔心律失常及心率變異性、心率震蕩的影響。方法構(gòu)建容量及壓力負(fù)荷型心力衰竭家兔模型，動(dòng)態(tài)心電圖同步記錄給藥期間心律失常并進(jìn)行心率變異性與心律震蕩分析，比較平均正常RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)、低頻成分(LF)、高頻成分(HF)、低頻與高頻比值(LF/HF)、震蕩初始(TO)和震蕩斜率(TS)。結(jié)果給予β3-AR激動(dòng)劑顯著降低室性心律失常發(fā)生率(P＜0.05)，增加SDNN、LF、HF、LF/HF值(P＜0.05)及降低TO值，增加TS值(P＜0.05)，給予β3-AR抑制劑可以拮抗上述效應(yīng)。結(jié)論激動(dòng)β3腎上腺素能受體可減少心力衰竭室性心律失常發(fā)生，可能與其對(duì)交感神經(jīng)張力平衡相關(guān)。

β3腎上腺素能受體；室性心律失常；心率變異性；心率震蕩；心力衰竭

心衰是一種復(fù)雜的病理生理綜合征，機(jī)體會(huì)產(chǎn)生一系列結(jié)構(gòu)和功能的代償反應(yīng)，如心室收縮末期容積增加、心肌肥厚、交感神經(jīng)興奮性增強(qiáng)、腎素-血管緊張素系統(tǒng)激活等[1]。其中交感神經(jīng)興奮性增強(qiáng)是心力衰竭時(shí)主要神經(jīng)體液代償機(jī)制之一[2]。然而這種代償機(jī)制的長(zhǎng)期存在，可能在心力衰竭進(jìn)展至晚期時(shí)轉(zhuǎn)化為促使心律失常特別是室性心律失常發(fā)生的重要因素[3]。大量的基礎(chǔ)和臨床研究發(fā)現(xiàn)心衰時(shí)β3腎上腺素能受體(β3-AR)的表達(dá)顯著升高，目前有關(guān)β3腎上腺素能受體與心力衰竭心律失常關(guān)系的研究多集中在其表達(dá)及其下游信號(hào)通路功能的調(diào)節(jié)，但其對(duì)心衰心律失常及對(duì)心臟交感神經(jīng)張力與相關(guān)臨床惡性心律失常危險(xiǎn)分層預(yù)測(cè)指標(biāo)的影響尚無明確的結(jié)論。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組選取成年新西蘭大耳白兔24只，雌雄不拘，體重2～3 kg，由武漢大學(xué)人民醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。家兔心衰模型采用主動(dòng)脈返流加主動(dòng)脈縮窄的方法制作。麻醉動(dòng)物后將4F鞘管置入左側(cè)頸總動(dòng)脈，經(jīng)鞘管向心臟方向送入測(cè)壓導(dǎo)管，用力刺破主動(dòng)脈瓣數(shù)次。如果主動(dòng)脈脈搏壓升高至少50%則認(rèn)為主動(dòng)脈返流成功。兩周后開腹行腹主動(dòng)脈縮窄術(shù)使腹主動(dòng)脈直徑縮小大約50%，后關(guān)腹。兩個(gè)月后行超聲檢查，左心室收縮末期內(nèi)徑超過1.20 cm，左心室射血分?jǐn)?shù)低于40%者視為心衰模型制作成功。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器β3-AR激動(dòng)劑BRL 37344，純度98%，購(gòu)自Tocris公司；β3-AR抑制劑SR 59230A，純度99%，購(gòu)自Tocris公司；美國(guó)GE公司Marquette MARS Holter 12通道Holter記錄儀；中國(guó)四川錦江電子科技有限公司LEAD2000多道電生理記錄儀；美國(guó)Abbott公司Baxter flo-gard 6301輸液泵。

1.3 動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)測(cè)室性心律失常發(fā)生率接受超聲檢查并確定左心射血分?jǐn)?shù)(LVEF)＜40%且左心室收縮末直徑(LVEDS)＞1.4 cm的家兔納入實(shí)驗(yàn)，麻醉后家兔仰臥位固定行Holter監(jiān)測(cè)，因心衰動(dòng)物基礎(chǔ)心率較快(平均＞240次/min)，為便于后期精確測(cè)量，將Holter記錄的速度根據(jù)情況相應(yīng)調(diào)整為25 mm/s、50 mm/s、100 mm/s，振幅為5 mm/mV、10 mm/mV、20 mm/mV、40 mm/mV。待家兔清醒后開始同步Holter及心電圖監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)間設(shè)定為6 h。

1.4 在體室性心律失常記錄觀察5 min無室性心律失常發(fā)生后給予5 ml 0.9%生理鹽水(慢推注，時(shí)間不短于5 min)，之后觀察5 min直至心率恢復(fù)至基線水平，其后為藥物洗脫時(shí)間(10 min)，隨后給予BRL 37344(1.5 μg·kg·-1h·-1)靜脈泵入(30 min)；之后再次給予5 ml 0.9%生理鹽水，再度觀察5 min，藥物洗脫10 min后給予SR 59230A(0.5 mg/kg)靜脈推注依據(jù)室性心律失常的嚴(yán)重程度將所記錄到的心律失常分為三類：?jiǎn)蝹€(gè)室早、成對(duì)室早及短陣室速。

1.5 心率變異性分析在上述持續(xù)記錄6 h動(dòng)態(tài)心電圖，分別取其中10 min給藥時(shí)間中的5 min無干擾及心律失常的心電圖(ECG)進(jìn)行時(shí)域與頻域分析。獲得平均正常RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)，及頻域參數(shù)包括低頻成分(LF)、高頻成分(HF)及低頻與高頻比值(LF/HF)。

1.6 心率震蕩分析選取其中10 min給藥時(shí)間中的5 min有單源性室性早搏的ECG進(jìn)行震蕩初始(Turbulence Onset，TO)及震蕩斜率(Turbulence Slope，TS)兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析，入選室性早搏的標(biāo)準(zhǔn)參照文獻(xiàn)[4]。TO值計(jì)算公式為：TO=[(R-R1+R-R2)－(R-R-2+ R-R-1)]/(R-R-2+R-R-1)；其中R-R1、R-R2分別代表室早后的第一、第二個(gè)竇性RR間期；R-R-1、R-R-2分別代表室早前第二、第一個(gè)竇性RR間期。TS的計(jì)算方法是以室早后20個(gè)竇性搏動(dòng)的RR間期均值為縱坐標(biāo)，以RR間期序號(hào)為橫坐標(biāo)，來測(cè)定任意連續(xù)5個(gè)竇性心搏的最大斜率。繪制RR間期均值分布圖，再用任意連續(xù)5個(gè)RR間期均值計(jì)算并擬合出回歸曲線，其中正向的最大斜率為TS值。每例Holter資料數(shù)據(jù)測(cè)量轉(zhuǎn)換后應(yīng)用EXCEL軟件計(jì)算TO及TS值。

2 結(jié)果

2.1 室性心律失常發(fā)生頻數(shù)比較給予β3-AR激動(dòng)劑后心衰各類室性心律失常發(fā)生率及頻數(shù)明顯減少(P＜0.05)。給予β3-AR抑制劑后各類室性心律失常發(fā)生率恢復(fù)至給藥水平，見表1。

表1 給藥前后室性心律失常發(fā)生情況比較(±s，次，n=24)

表1 給藥前后室性心律失常發(fā)生情況比較(±s，次，n=24)

注：與激活β3-AR前比較，aP＜0.05。

心律失常激活β3-AR前激活β3-AR后阻斷β3-AR后單個(gè)室早成對(duì)室早短陣室速9.4±0.5 3.9±0.3 2.5±0.2 5.9±0.4a2.6±0.2a1.5±0.1a8.9±0.5 4.2±0.3 2.4±0.2

2.2 心率變異性分析給予β3-AR激動(dòng)劑后心衰各組動(dòng)物SDNN、LF、HF、LF/HF值均有所增加(P＜0.05)，給予抑制劑后各類指標(biāo)恢復(fù)至給藥水平，見表2。

2.3 心率震蕩分析給予β3-AR激動(dòng)劑后心衰TO值均有所降低，TS值顯著升高(P＜0.05)。給予抑制劑后各類指標(biāo)恢復(fù)至給藥水平，見表3。

表2 給藥前后心率變異性比較(±s，n=24)

表2 給藥前后心率變異性比較(±s，n=24)

注：與激活β3-AR前比較，aP＜0.05。

HRV參數(shù)心率(次/min) SDNN(ms) LF(ms2) HF(ms2) LF/HF激活β3-AR前256.3±15.3 5.6±0.3 3.1±0.2 1.2±0.2 2.4±0.4激活β3-AR后262.9±19.8 9.3±0.5a6.3±0.3a2.2±0.3a3.0±0.5a阻斷β3-AR后248.1±12.6 6.2±0.4 3.3±0.3 1.3±0.2 2.6±0.4

表3 給藥前后心率震蕩比較(±s)

表3 給藥前后心率震蕩比較(±s)

注：與激活β3-AR前比較，aP＜0.05。

項(xiàng)目TO(%) TS(ms/RR)激活β3-AR前3.56±0.35 2.45±0.28激活β3-AR后-0.20±0.07a5.56±0.72a阻斷β3-AR后3.24±0.33 2.64±0.22

3 討論

心臟接受交感神經(jīng)和副交感(迷走神經(jīng))的雙重支配，其中心室肌細(xì)胞對(duì)于交感活動(dòng)特別是腎上腺素能受體的激動(dòng)效應(yīng)更為敏感。心力衰竭時(shí)，交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)在局部呈現(xiàn)極度不平衡效應(yīng)，表現(xiàn)為局部交感神經(jīng)支配的高敏狀態(tài)，可引起心室肌不應(yīng)期縮短和興奮性增強(qiáng)，易發(fā)生室性心律失常。

本研究發(fā)現(xiàn)給予心衰家兔β3-AR激動(dòng)劑可以明顯降低其室性心律失常發(fā)生率。在先前的研究中，Zhou等[5]發(fā)現(xiàn)該受體的激活可以降低長(zhǎng)期左側(cè)星狀神經(jīng)節(jié)注射神經(jīng)生長(zhǎng)因子引起的室性心律失常發(fā)生率，結(jié)合本研究結(jié)果可猜測(cè)激活β3-AR可以部分抑制高交感活性狀態(tài)，并減少在心力衰竭發(fā)展或終末期由于過量?jī)翰璺影奉愐鸬男呐K電活動(dòng)異常，但其具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

本研究中發(fā)現(xiàn)激活β3-AR可以增加心衰家兔心率變異各值。先前的研究證明慢性心衰HRV值往往明顯較正常人低，提示在心衰時(shí)交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)均受損的情況下，交感神經(jīng)的張力高于迷走神經(jīng)張力[6]。而自主神經(jīng)與迷走神經(jīng)與惡性心律失常的發(fā)生密切相關(guān)，二者相對(duì)平衡構(gòu)成了自主神經(jīng)抑制心律失常作用，心衰時(shí)心律震蕩現(xiàn)象則提示這種抑制效應(yīng)已不復(fù)存在，預(yù)示著患者發(fā)生惡性心律失常的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)增加[7]。

本研究中還發(fā)現(xiàn)激活β3-AR可以增加心衰家兔心率震蕩TS值、降低TO值。大規(guī)模的臨床研究已證實(shí)，心率震蕩是心肌梗死后患者致死性室性心律失常的獨(dú)立預(yù)測(cè)指標(biāo)[8]。與急性心肌梗死患者相同的是，慢性心衰患者也存在著交感系統(tǒng)的激活現(xiàn)象，因此其在一定程度上也可以評(píng)估心衰室性心律失常的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[9]。慢性心衰患者心率震蕩的變化機(jī)制在于心臟自主神經(jīng)功能的受損。心衰時(shí)神經(jīng)內(nèi)分泌體液因素，交感神經(jīng)興奮性增高，同時(shí)迷走神經(jīng)興奮性受降低，從而使心力衰竭患者心率震蕩現(xiàn)象減弱，使慢性心衰組TS值在較正常對(duì)照組明顯降低，TO值則明顯高于正常對(duì)照組[10]。

因此，我們將激活β3-AR后對(duì)上述預(yù)測(cè)指標(biāo)的影響歸因?yàn)槠渲苯踊蜷g接地降低了心臟交感活性，使迷走神經(jīng)與交感神經(jīng)之間的平衡重新建立。這一效應(yīng)可能是直接神經(jīng)體液調(diào)節(jié)，也可能是對(duì)于其他β-AR受體下游的信號(hào)表達(dá)通路的影響所致，這與本研究中對(duì)室性心律失常發(fā)生率的研究結(jié)果一致，提示其激活可以直接或間接作用調(diào)節(jié)心衰時(shí)心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的恢復(fù)，從而抑制了室性心律失常的發(fā)生。

4 小結(jié)

心力衰竭相關(guān)的惡性室性心律失常仍是心衰患者心源性猝死的原因之一，關(guān)于其發(fā)生機(jī)制以及干預(yù)治療也是目前亟待解決的難題。本研究表明激活β3-AR可直接影響心臟自主神經(jīng)功能，減少惡性室性心律失常的發(fā)生，說明局部神經(jīng)遞質(zhì)及其相關(guān)受體功能在心衰心律失常的發(fā)生中有其獨(dú)特的地位，可作為心衰心律失常治療的一個(gè)新靶點(diǎn)。

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Effects of β3-AR activation on incidences of ventricular arrhythmia,heart rate variability and heart rate turbulence in rabbits with heart failure.

LI Hai-tao1,WU Ming1,MA Jian-lin1,LIN Jing1,ZHANG Jing-wen1, WANG Yu-dai1,HAN Li-juan2.Center of Cardiovascular Disease1,Medical Records Office2,People's Hospital of Hainan Province,Haikou 570311,Hainan,CHINA

ObjectiveTo investigate the effects of β3-adrenoceptor(β3-AR)activation on incidences of ventricular arrhythmia,heart rate variability and heart rate turbulence in rabbits with HF.Methodsβ3-AR agonists and inhibitors were administrated in 24 rabbits with heart failure(HF)induced by combination of artificial aortic insufficiency and aortic constriction.6 hours Holter monitoring was performed to evaluate incidences of ventricular arrhythmia,heart rate variability and heart rate turbulence.Resultsβ3-AR agonists significantly prevented incidences of ventricular arrhythmia(P＜0.05),enhanced SDNN,LF,HF and LF/HF(P＜0.05),and increased the TO and flatten TS(P＜0.05).These effects were markedly antagonized when treated with specific β3-AR inhibitor(P＜0.05).Conclusionβ3-AR activation may decrease prevalence of ventricular arrhythmia in HF through rebalance sympathetic tone.

β3-adrenoceptor;Ventricular arrhythmia;Heart rate variability;Heart rate turbulence;Heart failure

R-332

A

1003—6350（2014）16—2344—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.16.0917

2014-03-25)