四個不同種屬動物肢體II導(dǎo)聯(lián)心電圖比較

譚瑩，蘇敏，廖偉，史新輝，楊宏博，毛勇，徐紅花，師廷川，李勇，那敏，王京昆

(云南白藥集團(tuán)創(chuàng)新研發(fā)中心，云南省藥物研究所，云南省中藥和民族藥新藥創(chuàng)制企業(yè)重點(diǎn)實驗室，昆明　650111)

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四個不同種屬動物肢體II導(dǎo)聯(lián)心電圖比較

譚瑩，蘇敏，廖偉，史新輝，楊宏博，毛勇，徐紅花，師廷川，李勇，那敏，王京昆*

(云南白藥集團(tuán)創(chuàng)新研發(fā)中心，云南省藥物研究所，云南省中藥和民族藥新藥創(chuàng)制企業(yè)重點(diǎn)實驗室，昆明650111)

【摘要】目的對比格犬、恒河猴、日本大耳白兔、樹鼩四個不同種屬實驗動物的ECG-II進(jìn)行分析比較，歸納其ECG-II的特點(diǎn)，旨在為上述動物在安評中的運(yùn)用提供參考。方法選擇成年比格犬、恒河猴、日本大耳白和樹鼩，分別對其在清醒狀態(tài)下的ECG-II進(jìn)行描記和分析，并對ECG-II各項指標(biāo)進(jìn)行測量分析。結(jié)果與結(jié)論不同種屬動物均為竇性心律，在波型方面基本一致，未出現(xiàn)特異性改變，但不同動物在QRS波群和T波形態(tài)上具有一定差異；各指標(biāo)測定結(jié)果顯示，日本大耳白兔P波、T波振幅和樹鼩心率分別小于和快于其他種屬動物。

【關(guān)鍵詞】比格犬；恒河猴；日本大耳白兔；樹鼩；心電圖，ECG-II

Comparison of the ECG lead II characteristics in four

隨著藥物臨床前安全性評價工作發(fā)展和毒理學(xué)專業(yè)化進(jìn)程，實驗動物在藥物安全性評價中的合理應(yīng)用日益受到關(guān)注，而心電圖中的肢體Ⅱ?qū)?lián)(electrocardiogram-II, ECG-II)作為考察動物生物學(xué)特性的重要指標(biāo)之一，其重要地位不言而喻。本文通過分析探討四種實驗動物ECG-II相關(guān)指標(biāo)和波型特點(diǎn)，旨在建立本中心實驗室的相關(guān)基礎(chǔ)特征數(shù)據(jù)，為今后的研究奠定基礎(chǔ)。

1材料和方法

1.1實驗動物

普通級比格犬50只，雌雄各半，8.0～9.5月齡，8.0 ～13.0 kg，青島博隆實驗動物有限公司【SCXK(魯)2012 -0003】。普通級恒河猴24只，雌雄各半，3.6～5.0周歲，3.5～10.6kg，中國科學(xué)院昆明動物研究所【SCXK(滇)K2013-0005】。普通級日本大耳白兔80只，雌雄各半，3～4月齡，2.4～3.0 kg，昆明市艾尼莫實驗動物養(yǎng)殖中心【SCXK(滇)K2012-0002】。普通級樹鼩15只，雌性7只，雄性8只，6～12月齡，110～160g，來源于中國科學(xué)院昆明動物研究所實驗動物開發(fā)中心【SCXK(滇)K 2012-0001】。以上動物均飼養(yǎng)于本中心普通環(huán)境動物實驗室【SYXK(滇)K 2012-0001】。

1.2測定儀器

心電檢測：美國Biopac公司，MP150十六道生理信號采集分析系統(tǒng)及配套的針式電極。血清生化學(xué)檢測：Beckman Coulter. Inc，Unicel DxC600全自動生化分析儀。

1.3測定時間

動物經(jīng)檢疫及適應(yīng)性飼養(yǎng)后測定ECG-II 2次，其中恒河猴、樹鼩、比格犬檢疫及適應(yīng)性6周，間隔4周；日本大耳白檢疫及適應(yīng)性4周，間隔2周。

1.4固定方法

比格犬自然站立位；恒河猴自然坐立位；日本大耳白和樹鼩自然俯臥位。動物固定后，將針式電極刺入四肢相應(yīng)部位皮下，待其穩(wěn)定后進(jìn)行測定和采集。

1.5測定指標(biāo)

P波時限、P波振幅、PR間期、QRS間期、QT間期、ST段偏移量、R波振幅、T波振幅、心率，并以QTc=QT間期-0.087 (RR間期-1000)對QT間期進(jìn)行校正。

1.6統(tǒng)計方法

2結(jié)果

2.1基本波型特點(diǎn)

圖1-4為四種參考清醒動物ECG-II波型，四種動物基本波型特點(diǎn)雌雄動物之間的差異不明顯。

2.1.1P波

四種動物均呈直立正向，波頂鈍圓光滑或波頂略尖，無明顯切跡或偶見輕度切跡呈雙峰狀；P-QRS-T規(guī)律出現(xiàn)，節(jié)律基本均齊。其中，比格犬普遍存在典型呼吸性心律不齊，該現(xiàn)象發(fā)生率分別為14%和11%。

2.1.2QRS波群

四種動物均表現(xiàn)為R波與T波相比，R較高或窄深、波峰或波谷尖銳，可有輕度含糊。但除比格犬QRS波群多呈Rs或qRs，且R波為正向波，Q、S波為負(fù)向波，其余三個種屬動物的QRS波群變異較為明顯且形態(tài)多樣，變異率分別為恒河猴37.5%、33.3%，日本大耳白55%、58.8%，樹鼩60%、66.7%，波型主要呈現(xiàn)為qRs、qR、QR、rs、Qrs、rS，R波多為正向波，Q、S波為負(fù)向波，偶見個別動物R波負(fù)向，以樹鼩QRS波群變異最為明顯。

2.1.3T波

四種動物的T波低、圓鈍、寬，其前肢長、后肢短，為非對稱型，T波與QRS的主波方向一致，直立、正向，偶有高尖、低平，波頂輕度切跡呈雙峰狀或出現(xiàn)T波雙向、倒置，部分動物可見T波、P波融合。其中，恒河猴出現(xiàn)T波高尖(與R波平齊甚至高于R波)和比格犬出現(xiàn)T波雙向或倒置的概率略高，概率分別為50%、54.2%和2%、6%。

2.1.4ST段

四種動物普遍存在一定程度的向上或向下偏移，但無特異性改變。

圖1　比格犬ECG-II　　Fig.1　ECG laed II of a Beagle dog

圖2　恒河猴ECG-II　　Fig.2　ECG lead II of a rhesus monkey

2.2測定數(shù)據(jù)

結(jié)果表明：日本大耳白P、T波明顯小于和樹鼩心率明顯快于其他種屬動物。詳見表1-4。

圖3　日本大耳白兔ECG-II　　Fig.3　ECG lead II of a Japanese white rabbit

圖4　樹鼩ECG-II　　Fig.4　ECG lead II of a tree shrew

Tab.1Measurement of P wave interval, PR interval, width of QRS, QT interval and QTc of the female animals

種屬Species動物數(shù)nP波時限PwaveintervalPR間期PRintervalQRS間期WidthofQRSQT間期QTintervalQTc間期QTc比格犬Beagledog250.0652±0.00580.0863±0.00840.0755±0.00640.210±0.0180.258±0.014恒河猴Rhesusmonkey120.0511±0.00770.0707±0.00820.0704±0.01030.189±0.0360.234±0.027大耳白兔Jpnwhiterabbit400.0377±0.00540.0509±0.00730.0611±0.00710.158±0.0240.216±0.022樹鼩Treeshrew70.0259±0.00310.0346±0.00360.0573±0.00620.117±0.0280.191±0.026

Tab.2Measurements of P wave interval, PR interval, width of QRS, QT interval and QTc of the male animals

種屬Species動物數(shù)nP波時限PwaveintervalPR間期PRintervalQRS間期WidthofQRSQT間期QTintervalQTc間期QTc比格犬Beagledog250.0629±0.00450.0847±0.00690.0771±0.00560.202±0.0110.249±0.010恒河猴Rhesusmonkey120.0505±0.00940.0727±0.01020.0676±0.00960.175±0.0290.254±0.024大耳白兔Jpnwhiterabbit400.0375±0.00450.0495±0.00690.0617±0.00610.142±0.0290.218±0.015樹鼩Treeshrew70.0277±0.00430.0334±0.00250.0567±0.00540.113±0.0330.190±0.043

Tab.3Measurements of P wave amplitude, R wave amplitude, T wave amplitude, ST shift and HR of the female animals

種屬Species動物數(shù)nP波振幅/mvPwaveamplitudeR波振幅/mvRwaveamplitudeT波振幅/mvTwaveamplitudeST偏移量/mvSTshiftQTc間期/minHR比格犬Beagledog250.316±0.0631.476±0.3920.349±0.1650.0372±0.0363137.1±20.8恒河猴Rhesusmonkey120.214±0.0680.553±0.4040.268±0.1370.0470±0.0491234.0±43.6大耳白兔Jpnwhiterabbit400.0701±0.02750.140±0.0590.0894±0.03170.0339±0.0394260.9±37.2樹鼩Treeshrew70.132±0.0680.223±0.1840.177±0.1440.0171±0.0674457.9±69.9

2.3不同種屬動物血清CK、LDH、ALP檢測結(jié)果

結(jié)果表明：除恒河猴外，其余各種屬動物僅進(jìn)行CK、ALP檢測，結(jié)果均在本中心正常參考值范圍內(nèi)，初步排除動物患有心臟疾病的可能。詳見表5(注：表中數(shù)據(jù)為兩次檢測的平均值)。

Tab.4Measurements of P wave amplitude, R wave amplitude, T wave amplitude, ST shift and HR of the male animals

種屬Species動物數(shù)nP波振幅/mvPwaveamplitudeR波振幅/mvRwaveamplitudeT波振幅/mvTwaveamplitudeST偏移量/mvSTshiftQTc間期/minHR比格犬Beagledog250.311±0.0691.621±0.4050.379±0.1390.0384±0.0552128.1±18.0恒河猴Rhesusmonkey120.206±0.0740.5563±0.3110.260±0.1410.0454±0.0488228.5±37.9大耳白兔Jpnwhiterabbit400.0715±0.03250.146±0.0470.0940±0.03890.0329±0.0401278.9±40.3樹鼩Treeshrew70.144±0.0710.215±0.1760.187±0.1510.0183±0.0754473.9±82.9

Tab.5Serum levels of CK, LDH and ALP of the female and male animals

注：表中Beagle犬、日本大耳白和樹鼩的LDH未進(jìn)行檢測.

Note. the LDH of Beagle dog, Jpn white rabbit and tree shrew had not tested.

3討論

3.1波型分析

3.1.1相似性

比格犬、恒河猴、日本大耳白和樹鼩在ECG -II波型方面大體一致，均可見：①P波呈直立正向，波頂鈍圓光滑或波頂略尖。②QRS波群中，R波一般較高或窄深，波峰或波谷尖銳，可有輕度含糊。③T波低、圓鈍、寬、其前肢長，后肢短，為非對稱型，偶有高尖、低平，波頂輕度切跡呈雙峰狀或出現(xiàn)T波雙向、倒置。④ ST段均有一定程度的偏移。

3.1.2差異性

主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①比格犬普遍存在典型的呼吸性心律不齊(或稱竇性心律不齊)。依照擬定的心律不齊判斷標(biāo)準(zhǔn)：竇性P波，P波后有QRS， P-R周期明顯不等，本研究中比格犬該現(xiàn)象發(fā)生率約為12.5%，與國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)報道基本一致。絕大多數(shù)的竇性心律不齊都和呼吸及迷走神經(jīng)張力變化有關(guān)，此種心跳快慢的變化隨呼吸運(yùn)動呈周期性改變[1、2]。研究也發(fā)現(xiàn)[3]，該現(xiàn)象的發(fā)生率與比格犬的自發(fā)病變-心肌纖維溶解現(xiàn)象的比例非常接近，因此，在試驗過程中需積累大量背景數(shù)據(jù)，排除動物自發(fā)病變對試驗的影響。②與比格犬相比較，其余三個種屬動物QRS波群變異較為明顯且形態(tài)多樣，波型主要呈現(xiàn)為qRs、qR、QR、rs、Qrs、rS， R波多為正向波，Q、S波為負(fù)向波，偶見R波負(fù)向，其中恒河猴的QRS波群形態(tài)主要為qR和rS，日本大耳白為rs和rS，樹鼩QRS波群變異最為明顯，部分甚至難以區(qū)分各波起始位置。其中恒河猴QRS波群變化與相關(guān)文獻(xiàn)報道基本一致[4]。③研究認(rèn)為，可能引發(fā)T波變動的因素很多，原發(fā)性主要見于心肌損傷、心肌缺血、電解質(zhì)紊亂、恐懼、焦慮導(dǎo)致的交感神經(jīng)興奮性增高，呼吸時因膈肌呈規(guī)律性升降導(dǎo)致心臟位置發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)動，以及前肢位置的改變[5]。本研究結(jié)合血清生化學(xué)CK、LDH、ALP等指標(biāo)的檢查，已初步排除動物發(fā)生心臟疾病和體位改變的影響，故推測恒河猴T波高尖，比格犬T波雙向和倒置等可能與動物焦慮等情緒變化導(dǎo)致的交感神經(jīng)興奮性增高或呼吸時心臟位置發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)動有關(guān)。

綜上，可認(rèn)為四種動物清醒狀態(tài)的ECG -Ⅱ波型變化以比格犬最接近于人類，其次是恒河猴，日本大耳白和樹鼩各波型變異較大，其中以樹鼩QRS波群的變異尤為明顯。

3.2ECG lead-II各指標(biāo)分析

3.2.1間期指標(biāo)

本研究結(jié)果顯示，四種動物的時間指標(biāo)：P波時限、PR間期、QRS間期、QT間期及QTc與動物的體型、體重呈現(xiàn)正相關(guān)；心率與體型、體重呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，但其數(shù)值波動與體重變化的關(guān)系僅為一種趨勢性改變。上述變化特點(diǎn)與文獻(xiàn)報道研究結(jié)果基本相符，其原因可能為心臟受交感，迷走神經(jīng)雙重支配，交感神經(jīng)興奮時，表現(xiàn)為心率加快心搏加強(qiáng)，傳導(dǎo)速度加快，興奮增加，不應(yīng)期縮短，冠狀動脈擴(kuò)張，即PR間期、QT間期縮短，P波、T波增大；同時體型較小，體重較輕的動物神經(jīng)興奮性較強(qiáng)[6]。因此，相比較而言體型最小，體重最輕且生性膽小易受驚嚇的樹鼩，在檢測過程中，因交感神經(jīng)興奮性大幅度增加導(dǎo)致其心率加快，甚至早搏，QT間期縮短，T波出現(xiàn)高尖、底窄，這與相關(guān)文獻(xiàn)報道均相符[7]。

3.2.2振幅指標(biāo)

日本大耳白的P波、R波和T波振幅均明顯小于其余三個種屬動物，除日本大耳白以外，比格犬、恒河猴和樹鼩在上述3個指標(biāo)的數(shù)值變化上仍然呈現(xiàn)與動物體型、體重呈正相關(guān)的趨勢；從本研究原始數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，ST偏移量數(shù)據(jù)差異較大，這種差異不僅體現(xiàn)在不同種屬動物之間，而且同一種屬不同動物，甚至同一動物在不同測定時間也存在較大差別，且沒有任何規(guī)律，提示在研究過程中，需注意甄別該指標(biāo)變化與藥物的相關(guān)性。

3.3注意事項

影響動物ECG lead II檢測的因素較多，主要包括動物自身因素(如動物種屬、性別、年齡、健康狀態(tài)等)和人為操作因素(如動物狀態(tài)、體位、儀器等)兩個方面，而多種因素間還有可能產(chǎn)生疊加累積或者相互抵消作用，在研究中需加以嚴(yán)格控制。值得一提的是動物飼養(yǎng)方式、條件等對于動物的健康狀態(tài)具有很大影響，處于應(yīng)激或者亞健康狀態(tài)的動物雖然在一般行為、體征，甚至血清生化學(xué)、血液學(xué)相關(guān)指標(biāo)檢測方面均無明顯異常，但據(jù)文獻(xiàn)報道[8]，亞健康比格犬心臟的泵血功能會出現(xiàn)障礙，該種情況的發(fā)生會對藥物安全性評價工作產(chǎn)生很大干擾，造成假陽性結(jié)果。此外動物由各種原因引發(fā)的交感神經(jīng)或副交感神經(jīng)功能紊亂，也會引起ECG lead II波型異常和多個指標(biāo)異常波動，這種情況在研究中普遍存在，我們可運(yùn)用心率變異性等指標(biāo)進(jìn)行甄別[9]，也可進(jìn)行了血清生化學(xué)、血液學(xué)、體溫、尿液、糞便等多指標(biāo)的檢測，綜合、全面的反應(yīng)動物機(jī)體狀態(tài)，排除疾病等引起的ECG-Ⅱ檢測異常。

本研究對常用的四個種屬動物的ECG -II進(jìn)行了比較研究，結(jié)果提示：首先，雖然用清醒動物進(jìn)行心血管系統(tǒng)方面的研究較麻醉動物具有明顯優(yōu)勢，可以排除麻醉動物活動和測定時長受限等因素對所獲數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、有效性的干擾，在增加檢測靈敏度的同時可排除使用麻醉劑對動物的干擾，但對于部分實驗動物，例如：樹鼩、大鼠、小鼠、豚鼠等，為提高ECG lead II檢測的準(zhǔn)確性，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆绞綄游镞M(jìn)行麻醉，但需注意控制麻醉時間、深度及麻醉劑的選擇。其次，雖然ECG lead II雖具有P波、QRS綜合波主波及T波均向上，波型具有簡單、直觀，測量便捷等特點(diǎn)，但其所能獲得的心電信息是相當(dāng)有限，特別是需要對某些病變進(jìn)行確證和甄別正常心電圖變異的時候，因此在后續(xù)研究中增加其他導(dǎo)聯(lián)十分必要。

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研究報告

different species of animals

TAN Ying, SU Ming, LIAO Wei, SHI Xin-hui, YANG Hong-bo, MAO Yong,

XU Hong-hua, SHI Ting-chuan, LI Yong, NA Ming, WANG Jing-kun

(Yunnan Baiyao Group Innovation and R&D Center, Yunnan Institute Of Materia Medica, Yunnan Province

Company Key Laboratory for TCM and Ethnic Drug of New Drug Creation, Kunming 650111, China)

【Abstract】ObjectiveThe ECG lead II characteristics of Beagle dog, rhesus monkey, Japanese white rabbit and tree shrew were analyzed and summarized to provide reference for drug safety evaluation studies. MethodsThe ECG lead II of healthy adult Beagle dog, rhesus monkey, Japanese white rabbit and tree shrew were recorded to determine the interval of P, PR, QT (QTc), the QRS waves and amplitude of P, R, T waves and the ST shift. Results and ConclusionAll the animals had sinus rhythm. All the four species of animals had similar ECG pattern with no particular specific changes, but had some differences of the QRS wave group and T wave. The amplitude of P and T waves in Japanese white rabbit was smaller, and the heart rate of tree shrew was faster than that of the other species of animals.The ECG lead Ⅱ database of the Beagle dog, rhesus monkey, Japanese white rabbit and tree shrew is established.

【Key words】Beagle dog; Rhesus monkey; Japanese white rabbit; Tree shrew; ECG laed II

[收稿日期]2014-11-05

Doi:10.3969/j.issn.1005-4847.2015.02.017

【中圖分類號】Q95-33

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1005-4847(2015) 02-0194-05

[通訊作者]王京昆，男，正高級工程師，研究方向：新藥研發(fā)和藥物安全性評價。 E-mail: wjkyimm@163.com

[作者簡介]譚瑩(1979-)，女，博士，高級工程師，研究方向：藥物安全性評價。E-mail: ty1203@163.com