巴馬小型豬心臟生物電特性遙測(cè)

楊李廠, 周文兵, 丁 雋, 周新初, 謝 東, 楊偉敏

(1. 上海睿智化學(xué)研究有限公司, 上海 201203; 2. 上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院, 上海 200240)

巴馬小型豬心臟生物電特性遙測(cè)

楊李廠1, 周文兵1, 丁 雋1, 周新初2, 謝 東1, 楊偉敏1

(1. 上海睿智化學(xué)研究有限公司, 上海 201203; 2. 上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院, 上海 200240)

目的 應(yīng)用遙測(cè)技術(shù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)并分析飼養(yǎng)于上海地區(qū)巴馬小型豬的心臟生物電數(shù)據(jù)。方法 選取20頭4～8月齡雄性巴馬小型豬，利用遙測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)自由活動(dòng)下小型豬心電數(shù)據(jù)，進(jìn)行心電數(shù)據(jù)處理和分析。結(jié)果 巴馬小型豬的心率為(82±11)次/min，P-R間期為(97±11) ms、QRS間期和QT間期分別為(42±4) ms和(293±15) ms，QTc為271±19; 小型豬群體存在心電軸左偏和T波倒置現(xiàn)象。結(jié)論 遙測(cè)技術(shù)可以用于監(jiān)測(cè)自由活動(dòng)狀態(tài)下的小型豬的心電。本實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的心電數(shù)據(jù)為巴馬小型豬應(yīng)用于藥代、藥效以及毒理實(shí)驗(yàn)等研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。[關(guān)鍵詞] 巴馬小型豬; 心電; 遙測(cè)技術(shù)

豬相比其它家畜其器官在解剖結(jié)構(gòu)、功能與人類最有相似性，特別是心血管解剖結(jié)構(gòu)、生理和代謝等方面。從動(dòng)物倫理角度出發(fā)，小型豬是犬和猴等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或野生動(dòng)物理想的替代動(dòng)物。所以目前小型豬是全球公認(rèn)的心血管疾病研究的首選動(dòng)物。

心電圖反映心臟功能，是心血管藥物、安全藥理和毒理試驗(yàn)等研究領(lǐng)域重要檢測(cè)指標(biāo)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步檢測(cè)手段也多種多樣。過(guò)去較多采用束縛或麻醉狀態(tài)下檢測(cè)心電，但是存在一些缺點(diǎn)，不能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)性監(jiān)測(cè)心電指標(biāo)，束縛和麻醉等操作也會(huì)引起心率和其它生理參數(shù)的變化。隨著遙測(cè)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，植入式生理信號(hào)遙測(cè)技術(shù)和無(wú)創(chuàng)生理信號(hào)遙測(cè)技術(shù)也廣泛用于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理參數(shù)的監(jiān)測(cè)。

本研究利用無(wú)創(chuàng)生理信號(hào)遙測(cè)技術(shù)，對(duì)自由活動(dòng)狀態(tài)下的小型豬進(jìn)行心電監(jiān)測(cè)，為藥物和疾病的研究提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 普通級(jí)4～8月齡雄性實(shí)驗(yàn)用巴馬小型豬20只，由上海市浦東新區(qū)老港鎮(zhèn)華新特種養(yǎng)殖場(chǎng) [SCXK(滬)2012-0013]提供, 種源來(lái)自廣西原產(chǎn)地和云南原產(chǎn)地。

1.1.2 飼養(yǎng)管理 巴馬小型豬飼養(yǎng)于上海睿智化學(xué)研究有限公司大動(dòng)物研究中心[SYXK(滬)2015-0021]，群養(yǎng)在柵欄式飼養(yǎng)區(qū)域內(nèi)，環(huán)境溫度為20～26 ℃，相對(duì)濕度為40%～70%，12 h/12 h明暗交替。飼料和喂養(yǎng)方法: 豬飼料日糧量按體質(zhì)量的4%～5%進(jìn)行調(diào)節(jié)，每日飼喂2次，自由飲水。在設(shè)施內(nèi)適應(yīng)訓(xùn)練1個(gè)月后進(jìn)行心電遙測(cè)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 大動(dòng)物生理信號(hào)遙測(cè)系統(tǒng) 馬甲，北京廣源達(dá)科技發(fā)展有限公司; 心電記錄器(型號(hào)SER-102)，北京軟隆生物技術(shù)有限公司; 心電圖采集與分析系統(tǒng)SP2006，北京軟隆生物技術(shù)有限公司。

1.2.2 心電檢測(cè) 在檢測(cè)前訓(xùn)練巴馬小型豬適應(yīng)穿戴馬甲, 檢測(cè)心電時(shí)先把小型豬平穩(wěn)放在吊床上, 在小型豬的胸部位置貼電極貼片(圖1), 電極線一端連接電極貼片, 另外一端連接到心電記錄器, 把心電記錄器放置在專用馬甲口袋中, 并穿上馬甲; 打開(kāi)記錄器開(kāi)關(guān), 然后把小型豬放入飼養(yǎng)籠內(nèi)讓其自由運(yùn)動(dòng)。

圖1 電極連接位置Figure 1 Connection position of electrodes

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

檢測(cè)結(jié)果以x- ± s表示, 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。群體間差異采用單因素方差進(jìn)行分析, P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 心電圖波形

巴馬小型豬II導(dǎo)聯(lián)心電波形結(jié)果(圖2)顯示，P 波向上, Q波向下, R波向上, S波向下, T波直立和倒置現(xiàn)象都有發(fā)生。圖2是兩例典型的小型豬的心電波形，本試驗(yàn)總共選擇了20頭巴馬小型豬進(jìn)行心電監(jiān)測(cè)，絕大部分小型豬心電波形與之類似。

2.2 心電軸

20只巴馬小型豬中(表1)，6例心電軸左偏(-90～-30)，1 例心電軸右偏(90～120)，其余動(dòng)物均為正常心電軸。

圖2 兩例巴馬小型豬心電圖波形Figure 2 Two examples of ECG waveforms in Bama minipigs

表1 巴馬小型豬QRs波心電軸Table 1 QRs wave’s electrocardic axis in Bama minipigs

2.3 心電圖各間期

巴馬小型豬(表2)群體心率波動(dòng)范圍較大，平均為82次/min±11次/min。對(duì)巴馬小型豬心電數(shù)據(jù)采用單因素方差進(jìn)行分析，結(jié)果顯示,個(gè)體間P波寬度、P-R間期、QRS間期、QT間期和QTc差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)。

表2 巴馬小型豬心率、心電圖各間期和各波時(shí)間Table 2 The interval and wave-time of electrocardiogram in Bama minipigs

3 討論

小型豬易于馴養(yǎng)，心電數(shù)據(jù)平穩(wěn)清晰，是制作動(dòng)物心臟疾病模型和心臟移植等研究的良好動(dòng)物。而在這些研究過(guò)程中，心電是一重要檢測(cè)指標(biāo)[1-3]。因?yàn)樾碾姴ㄐ蔚母淖兡軌蛑庇^體現(xiàn)心臟的狀況，例如: 其中QT間期[4,5]是QRS波群開(kāi)始到T波結(jié)束時(shí)的時(shí)間。QT間期過(guò)長(zhǎng)是室性心動(dòng)過(guò)速的危險(xiǎn)因子之一，可能引起猝死。QT間期受心率變化較大，所以采用QTc來(lái)消除心率影響。QTc間期是按心率校正的QT間期，是反映心臟去極化和復(fù)極作用的指標(biāo)。QTc間期延長(zhǎng)表示心臟復(fù)極延遲，反映了心電異常，通常與心律失常敏感性增高密切相關(guān)。

最初實(shí)驗(yàn)豬的心電數(shù)據(jù)收集都推薦在麻醉狀態(tài)下進(jìn)行，因?yàn)樨i敏感，易出現(xiàn)緊張狀態(tài)，尤其在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)讓其情緒穩(wěn)定非常困難?？墒鞘褂寐樽韯┮矔?huì)對(duì)心電數(shù)據(jù)產(chǎn)生無(wú)法避免的影響，而且各麻醉藥劑對(duì)數(shù)據(jù)的影響亦不一樣。在中華小型豬的研究數(shù)據(jù)[6]表明，目前較為常見(jiàn)的麻醉劑氯胺酮聯(lián)合安定麻醉和速眠新聯(lián)合戊巴比妥麻醉都會(huì)導(dǎo)致心電波形異常變化，且在麻醉期的不同時(shí)間心電波形還會(huì)有不同的異化。麻醉藥劑會(huì)給豬心電研究帶來(lái)很多不確定因素，所以現(xiàn)在學(xué)界的主流都是在清醒狀態(tài)下進(jìn)行心電收據(jù)的收集。

為了克服麻醉和物理保定對(duì)動(dòng)物心電的不利影響，同時(shí)考慮動(dòng)物福利要求，因此遙測(cè)技術(shù)逐漸應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的心電監(jiān)測(cè)。國(guó)內(nèi)小型豬品種的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)始于1980年代，和國(guó)際上先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物理念進(jìn)入中國(guó)的時(shí)間一致。除了實(shí)驗(yàn)小型豬本身質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化，相關(guān)的居住環(huán)境與飼料的標(biāo)準(zhǔn)化也是對(duì)豬心電研究有非常好的促進(jìn)作用，不少來(lái)自于人的研究[7,8]都認(rèn)為長(zhǎng)時(shí)間高溫、噪聲能造成人類的高血壓和心電圖異常改變, 和肉用豬不同的飼養(yǎng)要求也避免了因?yàn)槟承I(yíng)養(yǎng)缺乏[9]導(dǎo)致的心電異常改變。最新的動(dòng)物福利已經(jīng)細(xì)致到要求避免動(dòng)物出現(xiàn)焦躁的情緒甚至在運(yùn)輸過(guò)后給予動(dòng)物較長(zhǎng)時(shí)間的恢復(fù)期，這些也應(yīng)該和過(guò)往的研究中[9,10]發(fā)現(xiàn)焦躁情緒和長(zhǎng)途運(yùn)輸會(huì)對(duì)心電數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響有一定關(guān)系。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也是影響動(dòng)物的心電因素之一。本實(shí)驗(yàn)選擇的巴馬小型豬飼養(yǎng)于標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施內(nèi)，溫濕度、噪聲嚴(yán)格遵守國(guó)標(biāo)要求，采用馬甲式遙測(cè)系統(tǒng)避免了麻醉和傳統(tǒng)保定架的一些負(fù)面因素。

哥廷根小型豬是現(xiàn)在醫(yī)藥研究中大量使用的實(shí)驗(yàn)小型豬品種，該品種[11]的HR為71±10，PR間期為(125±21) ms，QRS間期為(56±9) ms，QT間期為(320±38) ms，巴馬小型豬相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)非常接近哥廷根的心電各間期時(shí)間; 對(duì)比兩者之間心電波形，兩者波形相同(以標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ?qū)?lián)為例)，兩者都存在T波倒置現(xiàn)象。對(duì)比國(guó)內(nèi)[12,13]報(bào)道數(shù)據(jù)，本實(shí)驗(yàn)得到的巴馬小型豬的心電圖與其研究獲得的心電各間期時(shí)間幾乎相同; 和廣西巴馬小型豬、中國(guó)農(nóng)大豬、五指山小型豬的波形相似，都存在T波倒置現(xiàn)象; 心電軸都存在左偏現(xiàn)象。上述比較結(jié)果證實(shí)不能以T波方向判斷小型豬心電是否正常，心電軸左偏也不是小型豬心電是否異常的唯一指標(biāo)，要結(jié)合心電全部指標(biāo)數(shù)據(jù)以及動(dòng)物的其他健康數(shù)據(jù)來(lái)判斷。

分析所選的巴馬小型豬的心電P波寬度、PR間期、QRS間期、QT間期和QTC等5項(xiàng)數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示這5項(xiàng)數(shù)據(jù)群體間都存在差異(P＜0.05)，除了個(gè)體差異的原因外，可能也與不同巴馬豬個(gè)體適應(yīng)程度和訓(xùn)練需要的時(shí)間不一致有關(guān)，另外因?yàn)榭陀^因素，20頭小型豬也不能在相同日期和相同時(shí)間檢測(cè)。通過(guò)與國(guó)內(nèi)報(bào)道[14]的采用EMAK 遙測(cè)系統(tǒng)遙測(cè)的巴馬小型豬心電數(shù)據(jù)比較，心率和心電各間期數(shù)據(jù)也比較接近，證實(shí)遙測(cè)技術(shù)適用于小型豬的心電監(jiān)測(cè)，也間接說(shuō)明在收集心電過(guò)程中，不同個(gè)體都能逐漸適應(yīng)電極貼片和穿戴馬甲，但也要考慮小型豬對(duì)電極貼片和馬甲的適應(yīng)訓(xùn)練。

本研究作為探索性研究, 只選取了同類研究中較常選用的4～8月齡的動(dòng)物，又考慮到規(guī)避動(dòng)物性別間的適應(yīng)訓(xùn)練差異而只選擇了雄性動(dòng)物，限制了成果對(duì)相關(guān)研究的參考價(jià)值，希望在后續(xù)研究中能彌補(bǔ)這一缺憾。

本研究采用目前最為流行的遙測(cè)技術(shù)收集巴馬小型豬的心電數(shù)據(jù)，將動(dòng)物飼養(yǎng)在符合AAALAC標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施中，盡量規(guī)避環(huán)境和操作環(huán)節(jié)帶來(lái)的影響，真實(shí)記錄了小型豬在自由移動(dòng)狀態(tài)下的心電等生理指標(biāo)，反應(yīng)了小型豬正常生理活動(dòng)，為小型豬在藥理毒理、器官移植和其他臨床研究中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。通過(guò)與國(guó)內(nèi)外小型豬心電數(shù)據(jù)比較，證實(shí)巴馬小型豬在實(shí)驗(yàn)小型豬心血管系統(tǒng)中的研究?jī)r(jià)值。

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Investigation on Electrocardiogram of Bama Minipigs by Telemetry

YANG Li-chang1, ZHOU Wen-bing1, DING Jun1, ZHOU Xin-chu2, XIE Dong1, YANG Wei-min1
(1. Shanghai Chempartner Co. Ltd, Shanghai 201203, China 2. School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

ObjectiveTo collect and analyze electrocardiogram (ECG) data by ECG telemetry system in Bama minipigs reared in Shanghai.MethodTwenty male Bama minipigs aged at 4 to 8 months were randomly selected from the healthy colony of Shanghai huaxin special breeding farm. ECG data were recorded by Beijing softron telemetry system and analyzed by the analysis system-SP2006.ResultIn Bama minipigs, heart rate was (82±11) beat/min, PR interval was (97±11) ms, QRS and QT intervals were (42±4) ms and (293±15) ms, QTc was 271±19, left axis deviation and T-wave inversion happened in colony.ConclusionThe ECG telemetry system can be used to monitor ECG data in free moving minipigs, and the ECG data of Bama minipigs can be used as baseline for preclinical studies including, pharmacokinetics, pharmacodynamics, pharmacology and toxicity studies.

Bama minipigs; Electrocardiogram (ECG); Telemetry technology

Q95-33

A

1674-5817(2017)05-0410-04

10.3969/j.issn.1674-5817.2017.05.013

2017-04-28

上海市實(shí)驗(yàn)動(dòng)物創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目 (13140900200)[作者簡(jiǎn)介] 楊李廠(1981- ), 男, 碩士, 研究方向: 動(dòng)物生理 /生化。 E-mail: lchyang@chempartner.cn

楊偉敏, 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師, 研究方向: 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)與管理。E-mail: wmyang1@chempartner.cn