心中膜起搏對心室整體電擴布及跨壁離散度的影響*

侯杰 葉先才 郭燕君 王志堅 沈忠飛

(嘉興學院醫(yī)學院人體解剖學教研室，浙江 嘉興 314000)

心中膜起搏對心室整體電擴布及跨壁離散度的影響*

侯杰 葉先才 郭燕君 王志堅 沈忠飛△

(嘉興學院醫(yī)學院人體解剖學教研室，浙江 嘉興 314000)

目的：采用中膜起搏技術，觀察中膜起搏對心室整體電擴布及跨壁離散度(Transmural dispersion of repolarization，TDR)的影響。方法：植入中膜起搏電極，建立藥物干預下TDR延長及心衰犬模型，比較不同犬之間、不同起搏部位，各層心肌動作電位時限(APD90)及TDR的變化。結果：不同部位起搏時，心肌內、中及外膜APD90差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；中膜起搏時，TDR較外膜起搏明顯減小(33.9±5.3 msvs 70.5±6.0 ms，P<0.01)；慢性心衰犬模型、致TDR延長藥物干預下，心中膜起搏時，TDR最小。結論：心中膜起搏時，電流在心室立體電擴布時間最短，且正常和病理狀態(tài)下產生的TDR最小。

電生理學；跨壁離散度；中膜起搏；單相動作電位時限

室性快速性心律失常是臨床最為常見的致死性心律失常之一，臨床救治率低。近年來，在研究心律失常發(fā)病機制中，TDR(Transmural dispersion of repolarization)被認為是室速、室顫發(fā)生的重要機制[1,2]。TDR增大是惡性室性心律失常及心臟性猝死的電生理基礎[3]。目前，以減小TDR為目標來達到治療心律失常的手段十分有限。心中膜復極時間最長，對TDR影響最大[4]，以起搏技術提前激動心中膜可縮小一個心肌平面的TDR。本課題擬在上述研究的基礎上，觀察心中膜起搏對整體心室電擴布的影響，并降低心室整體復極的TDR，為臨床心中膜起搏技術的應用提供理論依據(jù)，以期達到預防室性快速性心律失常的目的。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物

健康蒙古犬26只，體重15～20 kg，雌雄不限。

1.1.2 儀器

BL-420S生物信號采集系統(tǒng)(成都泰盟)、LEAD-2型電子蠕動泵(成都泰盟)、MP-200型微電極拉制儀(成都泰盟)、離體心臟灌流系統(tǒng)(成都泰盟)、自制有機玻璃恒溫灌流肌浴槽、ME-200A型微電極放大器、玻璃微電極毛胚(成都泰盟)。

1.1.3 試劑

臺氏液構成 ：NaCl 129 mmol·L-1，KCl 4 mmol·L-1，NaH2PO40.9 mmol·L-1，NaHC0320 mmol·L-1，CaCl21.8 mmol·L-1，MgSO40.5 mmol·L-1，葡萄糖5.5 mmol·L-1，胰島素1U/L；3%戊巴比妥鈉；心臟高鉀停跳液：KCI 8.5 mmol·L-1，其余同臺式液；肝素鈉；戊巴比妥鈉(Sigma)。

1.2 方法

1.2.1 動物準備

健康蒙古犬，術前12 h禁食禁水，所有犬給予3%戊巴比妥鈉靜脈麻醉，經口腔氣管插管，動物呼吸機輔助呼吸。右側股靜脈置管持續(xù)靜滴Nacl。監(jiān)測心電、血壓。各項指標穩(wěn)定后，開右側開胸，切開心包制作心包吊籃。

1.2.2 起搏、記錄電極的植入

雙極同心銀電極經心外膜垂直插入，記錄到M層細胞特征性動作電位時，證實植入心中膜。阿托品0.25 mg·kg-1·min-1持續(xù)靜脈滴注，待犬心率<60次min-1后，起搏電極給予基礎周長1000 ms刺激。記錄電極垂直經心外膜插入心室腔并固定于心內膜；推送尾端電極刺入心外膜并固定；推送中段電極至心中膜，并以記錄到M層細胞特征性動作電位，并保持心內、外膜及中層記錄電極位于同一跨壁軸線上；所有記錄電極圍繞起搏電極為圓心，間隔1 cm間距圓形分布。

1.2.3 各層心肌動作電位記錄

各記錄電極連接軟質導電金屬彈簧，再經微電極放大器探頭連接于信號采集系統(tǒng)的輸入端，同步記錄各點動作電位。

1.2.4 起搏刺激方案

移動起搏電極分別于心中膜、心內膜、心外膜三層起搏，每次起搏周長分別為1200 ms、1000 ms、800 ms、600 ms。

1.2.5 致TDR延長藥物干預下犬模型的建立及心中膜起搏

喹諾酮類藥物稀釋后，以0.1 g·kg-1量灌胃，1次/天，共4周；對照組以同等量的NaCl替代。建模成功后，按上述步驟實施。

1.2.6 犬慢性心衰模型的建立及心中膜起搏

健康雜種犬，術前12 h禁食禁水，麻醉前30 min肌注魯米那0.1 g、阿托品0.5 mg，3%戊巴比妥鈉按0.8-1.0 mg·kg-1靜注麻醉，術中以氯胺酮4 mg/次靜脈推注維持。在右頸部做一5 cm切口，在DSA下經頭臂靜脈將導管電極送至右心室，連接起搏器，頻率230次·min-1，持續(xù)4周后更換起搏器，頻率190次·min-1，持續(xù)4周。第5周起給予速尿40 mg·d-1。建模成功后，按上述步驟實施。

1.3 統(tǒng)計學處理

2 結果

2.1 在正常犬活體心臟模型中：

基礎狀態(tài)下整體心肌的TDR為47.8±6.8 ms。心肌內、外膜及M層起搏，APD90及TDR的變化，見表1。與心內膜、心外膜起搏比較，M層起搏時：左心室TDR34.9±7.3 s；右心室TDR42.6±5.0 ms。心肌內、外膜及M層起搏，左心室不同部位TDR的變化：M層起搏時，前壁、側壁、下壁、后壁TDR34.7±5.0 ms，43.0±5.2 ms，57.8±4.6 ms，63.1±4.8 ms；內膜起搏時，各壁TDR35.2±4.8 ms，44.7±4.2 ms，58.1±5.5 ms，63.2±4.8 ms；外膜起搏時，各壁TDR66.6±5.8 ms，67.8±5.0 ms，69.4±5.2 ms，71.4±5.8 ms。

2.2 在灌注喹諾酮類藥物的犬活體心臟模型中：

基礎狀態(tài)下整體心肌的TDR為47.8±6.8 ms。心肌內、外膜及M層起搏，對心肌內、外膜、M層細胞APD90及TDR的影響見表2。

表1 不同部位起搏對APD90、TDR影響

注：與外膜起搏相比，*P<0.05；與內膜起搏相比，**P<0.05；與M層起搏相比，***P<0.05。APD90=單相動作電位時限，TDR=跨室壁復極離散。

表2 內中外膜起搏對APD90、TDR影響

注：與外膜起搏比較，*P<0.01；與內膜起搏比較，**P>0.05。

2.3 在犬慢性心力衰竭模型中：

基礎狀態(tài)下整體心肌的TDR為82.6±7.5 ms。心肌內、外膜及M層起搏，對心肌內、外膜、M層細胞APD90及TDR的影響：不同部位的起搏，對3層心肌細胞APD90沒有顯著影響(P>0.05)。同M層起搏相比，心內膜起搏TDR差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。而心外膜起搏時的TDR明顯增大(P<0.01，表3)。

表3 不同部位起搏對APD90、TDR影響

注：與外膜起搏比較，*P<0.01；與內膜起搏比較，**P>0.05。

3 討論

近年來，在室性快速性心律失常的發(fā)病機制的研究中，TDR被認為是室速、室顫發(fā)生的重要機制[1,2]。TDR異常增大使得心室肌各層復極不均一性更加嚴重，導致折返形成，從而引起惡性室性心律失常及心臟性猝死的發(fā)生[5,6]。并且臨床上公認的心力衰竭治療方案CRT誘發(fā)的惡性心律失常亦有諸多報道[7,8]。其根本原因都是TDR異常增大。

正常情況下心室激動起源于內膜下的浦肯野氏纖維網(wǎng)，最后擴散到整個心室壁[9]。本研究顯示，左心室外膜起搏時，左心室激動順序為：外膜最快，中膜次之，內膜最后。激動順序的逆轉導致M層復極推遲從而導致TDR的增大，這也再次證實了文獻報道[10]。本實驗發(fā)現(xiàn)，中膜起搏時，左室激動時間最短，提示我們在臨床上可以采用中膜起搏提高心臟再同步治療的效果。

本實驗發(fā)現(xiàn)，心力衰竭犬模型外膜起搏比內膜起搏TDR明顯增大，且外膜起搏時內膜的激動時間明顯延長。由于心室肌本身的差異性，而這種差異性在改變心室壁正常激動順序時顯著增大。心外膜起搏時，心外膜除極和復極早，M細胞除極和復極晚，且APD最長，造成了TDR的增大，所以外膜起搏會增加心律失常的發(fā)生率。這也提示我們臨床上可以采用中膜起搏，首先激動中膜細胞，使TDR減少防止心律失常的發(fā)生。

心力衰竭犬模型的APD、TDR比正常犬延長，表明心衰時心臟電生理異常，TDR增大。心衰時，M層心肌APD、復極時間的延長最為顯著，從而導致了3層心肌TDR增大，后者導致折返性心律失常的發(fā)生。

本項目分析了不同犬之間、不同起搏部位下APD、TDR的改變?？梢娭心て鸩梢悦黠@減少由外膜起搏所引起的心室肌激動順序的逆轉以及TDR的增大，這為CRT的治療以及心律失常的治療提供一定的臨床依據(jù)。

1 McKelvie RS, Moe GW, Ezekowitz JA, et al. The 2012 Canadian Cardiovascular Society heart failure management guidelines up-date：focus on acute and chronicheart failure[J]. Can J Cardiol, 2013, 29(2):168-181.

2 Tracy CM, Epstein AE, Darbar D, et al. 2012 ACCF/AHA/HRS focused update of the 2008 guidelines for device-based therapy of cardiac rhythm abnormalities:a report of the American CoHege of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines[J]. J Am Coil Cardiol, 2012, 60(6):1297-1313.

3 Haraguehi R, Ashihara T, Nambs T, et al. Transmural dispersion of repolarization determines scroll wave behavior during ventricular tachyarrhythmias[J]. Circ J, 2011, 75(1):80-88.

4 van Gelder BM, Houthuizen P, Bracke FA. Transseptal left ventricular endocardial pacing:preliminary experience from a femoral approach with subclavian pull-through[J]. Eumpace, 2011, 13(10):1454-1458.

5 Tayeh O, Farouk W, Elazab A, et al. Potential proarrhythmic effect of cardiac resynchronization therapy[J]. J Saudi Heart Assoc, 2013, 25(3):181-189.

6 Itoh M, Yoshida A, Fukuzawa K, et al. Time-dependent effect of cardiac resynchronization therapy on ventficular repolarization and ventricular arrbythmias[J]. Europace, 2013, 15(12):1798-1804.

7 Poelzing S, Dikshteyn M, Rcsenbaum DS. Transmural conduction is not a two-way street[J]. J Cardiovasc Electmphysid, 2005,16(4):455-455.

8 白融,卜軍,劉念,呂加高,等. 心室不同部位起搏對正常犬和擴張型心肌病心力衰竭犬模型在體心肌跨室壁復極離散的影響[J]. 生理學報, 2003, 55(6):722-730.

9 Iyer V, Heller V, Armoundas AA. Altered spatial calcium regulation enhances electrical heterogeneity in the failing canine left ventricle:implications for electrical instability[J]. J Appl Physiol(1985), 2012, 112(6):944-955.

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Effects of pacing in left ventricular mid-myocardium in canines on ventricular electrical spreading and transmural dispersion of repolarization*

Hou Jie, Ye Xian-Cai, Guo Yan-Jun, Wang Zhi-Jian, Shen Zhong-Fei△

(Department of Human Anatomy, Jiaxing University School of Medicine, Zhejiang Jiaxing 314000)

Objective：To investigate the effects of pacing in left ventricular mid-myocardium on ventricular electrical spreading and transmural dispersion of repolarization. Methods: TDR prolonged and congestive heart failure canine models were established under drug intervention and plant heart pacing electrode. Atransmural ECG and iransmembrane action potentials were simultaneously recorded from epicardial, mid-myocardium(M), and endocacdial cells paced at epieardial, M, and endocardial layer respectively, and action potential duration(APD90) and the TDR were observed．Results: APD90was not significantly changed in epicardial, M and endocardial pacing(P>0.05)．TDR in mid-myocacdial pacing was decreased compared to epicardial pacing(33.9±5.3 ms vs.70.5±6.0 ms, P<0.01)．Even so, TDR of chronic heart failure model under TDR prolonged drug intervention in mid-myocacdial pacing was the lowest. Conclusions: When it came to mid-myocacdial pacing, current in ventricular three-dimensional electric spreading time was the shortest, and TDR produced in mid-myocacdial pacing was less than endocardial and epicardial pacing.

Electrophysiology; Transmttral dispersion of repolarization; Mid-myocardial pacing; Action potential duration

浙江省科技廳項目(編號：2014C37019)；嘉興市科技局項目(編號：2012AY1075-6)

侯杰，男，助教，主要從事人體解剖學教學與科研工作，Email：houjie19870220@126.com。

△通訊作者：沈忠飛，男，副教授，主要從事人體解剖學教學與科研工作，Email：shzhmy169@vip.sina.com。

2015-1-11)