增齡對(duì)房顫犬心房有效不應(yīng)期的影響

程新春， 張 玲， 周賢惠， 李耀東， 張疆華， 蘆顏美， 湯寶鵬

(1新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院心臟起搏電生理科， 烏魯木齊 830054； 2新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院老年醫(yī)學(xué)中心， 烏魯木齊 830011)

心房顫動(dòng)(簡(jiǎn)稱房顫)是臨床工作中最為常見的心律失常之一。2010年全球罹患房顫者已達(dá)3 350萬[1]。通過對(duì)年齡進(jìn)行分層發(fā)現(xiàn)：60歲以上人群如果以每10年為一個(gè)基礎(chǔ)單位來算，每增加一個(gè)基礎(chǔ)單位房顫發(fā)病率將增加一倍，在60歲以上的老年人群房顫患病率可達(dá)6%，80歲以上人群的患病率高達(dá)8.8%～15%，中國(guó)80歲以上年齡組房顫的患病率為7.5%。70%的房顫患者發(fā)病年齡為65～85歲[2]。房顫患病率和發(fā)病率隨年齡增長(zhǎng)而逐漸增高，這種現(xiàn)象為房顫的增齡性改變。增齡是發(fā)生房顫的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[3]。增齡與房顫之間的關(guān)系如此密切，但年齡相關(guān)房顫?rùn)C(jī)制尚不清楚，本研究擬建立增齡房顫模型有助于進(jìn)一步了解年齡相關(guān)房顫發(fā)生及發(fā)展的潛在機(jī)制。

1 材料與方法

1.1研究對(duì)象24只健康比格犬，體質(zhì)量12～14 kg，雌雄不限，由新疆醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供[SCXK(新)2010-0001]。比格犬的年齡確定主要依據(jù)比格犬生長(zhǎng)記錄及觀察犬的牙齒、皮毛、肌肉及骨骼發(fā)育情況等綜合評(píng)定，最終年齡由3位新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心的獸醫(yī)進(jìn)行確定。所有比格犬造模前均進(jìn)行健康體檢：獸醫(yī)進(jìn)行精神狀況、軀體健康狀況評(píng)估；體表心電圖檢測(cè)明確基礎(chǔ)心臟節(jié)律為竇性心律；心臟超聲檢查排除擴(kuò)張型心肌病、心臟瓣膜病、心力衰竭等器質(zhì)性心臟病。實(shí)驗(yàn)實(shí)施推進(jìn)過程嚴(yán)格按照美國(guó)國(guó)立研究機(jī)構(gòu)設(shè)立的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用和護(hù)理指南進(jìn)行。將不同年齡組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)一步隨機(jī)分為4組：(1)老齡房顫組(n=6)：犬齡8～10歲，植入起搏器，持續(xù)左心耳起搏8 w，構(gòu)建慢性房顫模型；(2)成年房顫組(n=6)：犬齡1～2歲，植入起搏器，持續(xù)左心耳起搏8 w，構(gòu)建慢性房顫模型；(3)老齡竇律組(n=6)：犬齡8～10歲，植入起搏器，不起搏。(4)成年竇律組(n=6)：犬齡1～2歲，植入起搏器，不起搏。

1.2房顫模型的確立起搏器持續(xù)起搏8 w后，麻醉、建立靜脈通路、氣管插管、呼吸機(jī)輔助通氣、心電監(jiān)護(hù)、多導(dǎo)電生理儀實(shí)時(shí)記錄心電變化情況。穿刺股動(dòng)脈成功后注入3～5 mL稀釋后的肝素，通過LEAD-7000 電生理儀實(shí)時(shí)觀察電極是否置于左房。關(guān)閉起搏器后如房顫自行出現(xiàn)提示自發(fā)房顫，則記錄房顫持續(xù)時(shí)間。如無自發(fā)性房顫，在左房通過期前程序刺激和高頻刺激進(jìn)行誘發(fā)：給予100 ms 的S1S1 程序刺激，設(shè)定刺激電壓為2倍的舒張期閾值，連續(xù)刺激30 s。若心電記錄中出現(xiàn)心房波無序活動(dòng)的“f”波，且此種波形可持續(xù)10 s 之上，則認(rèn)為房顫誘發(fā)成功。

1.3檢測(cè)指標(biāo)(1)心房有效不應(yīng)期(AERP)：是指提前觸發(fā)的電刺激并未能引起心房任何反應(yīng)時(shí)的最長(zhǎng)聯(lián)律間期。操作方法：采用心臟程序性期前刺激法(S1S2)分別測(cè)量基礎(chǔ)刺激間期(basic pacing cycle length，BCLs)為400 ms(BCL400)、350 ms(BCL350)、300 ms(BCL300)、250 ms(BCL250)的左房有效不應(yīng)期，調(diào)整起搏脈沖電壓為2倍舒張閾值，刺激脈寬為0.5 ms。S1S2呈8︰1，按5 ms遞減掃描，到不應(yīng)期后再延長(zhǎng)10 ms，之后再精確遞減2 ms，直至心房不能奪獲的最長(zhǎng)間期定義為心房不應(yīng)期(AERP)。重復(fù)相同3次S2皆不應(yīng)時(shí)記錄為AERPl。(2)AERP頻率自適應(yīng)性：以不同頻率刺激為基礎(chǔ)周長(zhǎng)最終測(cè)得的不應(yīng)期變化情況。AERP 頻率自適應(yīng)性的測(cè)量以|ERP慢頻率-ERP快頻率|/100 ms 作為AERP 頻率自適應(yīng)性判斷指標(biāo)。頻率慢時(shí)測(cè)的不應(yīng)期長(zhǎng)，而快時(shí)則不應(yīng)期縮短，最長(zhǎng)與最短的AERP差值代表自適應(yīng)性。差值越大提示局部的自適應(yīng)性越差，反之越好。AERP 頻率自適應(yīng)性表現(xiàn)為AERP 隨起搏周長(zhǎng)的縮短而縮短，反之則判斷為AERP 頻率自適應(yīng)性不良。(3)房顫持續(xù)時(shí)間：關(guān)閉起搏器后如房顫自行出現(xiàn)提示自發(fā)房顫，則記錄房顫持續(xù)時(shí)間。如無自發(fā)性房顫，在左房通過期前程序刺激和高頻刺激進(jìn)行誘發(fā)。導(dǎo)管操作過程中由于操作過程中的導(dǎo)管刺激所誘發(fā)的房顫將被視為無效，不予以記錄。

2 結(jié)果

2.1一般資料實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的平均體質(zhì)量為(12±2.3) kg，起搏8 w后的體質(zhì)量為(11.4±2.9) kg。基礎(chǔ)心率為(107±16)次/min，起搏8 w后心率為(134 ±38)次/min(P<0.001)。在快速起搏期間，平均心率為(133±54)次/min，與基礎(chǔ)心率相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.02)。在LAA起搏之后，少數(shù)動(dòng)物尤其是成年房顫組，起搏后出現(xiàn)呼吸困難的癥狀并在1～2 w內(nèi)消失。

2.2不同基礎(chǔ)周長(zhǎng)刺激下各年齡組的左心房有效不應(yīng)期的比較成年房顫組較成年竇律組AERP呈縮短趨勢(shì)，除400 ms周長(zhǎng)外，隨著S1刺激周長(zhǎng)的縮短，AERP縮短越發(fā)明顯(P<0.05)；老齡房顫組較老齡竇律組左房的AERP逐漸延長(zhǎng)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；不同基礎(chǔ)S1起搏時(shí)老齡房顫組AERP均較成年房顫組延長(zhǎng)(P<0.05)， 見表1。

表1 不同基礎(chǔ)周長(zhǎng)刺激下各年齡組的左心房有效不應(yīng)期比較

注：與成年竇律組相比，*P<0.05； 與成年房顫組相比，#P<0.05； 與老齡竇律組相比，△P<0.05。

2.3各年齡組不同頻率起搏時(shí)AERP的頻率自適應(yīng)性比較成年房顫組與成年竇律組相較S1周長(zhǎng)越短，AERP差值縮短越明顯(P<0.05)；老齡房顫組在 300 ms、250 ms起搏時(shí)左房AERP頻率自適應(yīng)性較成年竇律組、成年房顫組、老齡竇律組差值更加明顯(P<0.05)，見表2。

表2 各年齡組不同頻率起搏時(shí)AERP的頻率自適應(yīng)性比較

注：與成年竇律組相比，*P<0.05；與成年房顫組相比，#P<0.05； 與老齡竇律組相比，△P<0.05。

2.4各年齡組誘發(fā)房顫持續(xù)時(shí)間的變化本實(shí)驗(yàn)通過在相同的部位，以相同的條件所誘發(fā)出房顫持續(xù)的總時(shí)間來反映房顫負(fù)荷的變化。房顫持續(xù)時(shí)間在老齡房顫組明顯增加，而成年房顫組及老齡竇律組房顫持續(xù)時(shí)間也較成年竇律組持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(P<0.05)。反映了房顫負(fù)荷隨增齡而出現(xiàn)增加的變化趨勢(shì)(圖1)。

圖1 各年齡組誘發(fā)房顫持續(xù)時(shí)間的變化

注： 與成年竇律組相比，*P<0.05；與成年房顫組相比，#P<0.05；與老齡竇律組相比，△P<0.05。

3 討論

國(guó)內(nèi)外有關(guān)房顫臨床特征的研究分析發(fā)現(xiàn)，房顫與增齡關(guān)系密切。近1/4的40歲以上的成年人會(huì)有發(fā)生房顫的風(fēng)險(xiǎn)[4]。隨著我國(guó)人口老齡化日趨嚴(yán)重，預(yù)測(cè)未來20～30年房顫的患病人數(shù)將會(huì)增加2～3倍。基于房顫與增齡之間存在密切關(guān)系，探討增齡性房顫的發(fā)病機(jī)制，尋找有效的治療靶點(diǎn)具有重要的科學(xué)意義。

房顫是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果，涉及電重塑、結(jié)構(gòu)重塑、離子通道重塑及血流動(dòng)力學(xué)重塑等多個(gè)方面。目前“多發(fā)小波”假說和 “主導(dǎo)環(huán)”概念一直以來都是房顫?rùn)C(jī)制的主導(dǎo)理論。綜合起來心肌組織中有效不應(yīng)期及傳導(dǎo)速度構(gòu)成折返環(huán)的關(guān)鍵因素，其中無論是臨床亦或?qū)嶒?yàn)研究均證實(shí)隨著年齡的增長(zhǎng)心房傳導(dǎo)速度呈現(xiàn)減慢趨勢(shì)[5]，并且這一因素在房顫的發(fā)生及維持中起到關(guān)鍵作用。提示老年房顫具有獨(dú)特的病理生理學(xué)基礎(chǔ)，可能不具可比性。

作為折返環(huán)的另一關(guān)鍵因素—有效不應(yīng)期(ERP)在年齡相關(guān)的疾病模型中的表現(xiàn)卻存在不同報(bào)道[6]。對(duì)40名7個(gè)月～16歲兒童心房和房室結(jié)ERP比較發(fā)現(xiàn)，在較短的基礎(chǔ)刺激下ERP在兒童中比成人短[7]。而進(jìn)一步對(duì)比成年及老年房顫患者的心房電生理改變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ERP隨著增齡逐漸出現(xiàn)延長(zhǎng)趨勢(shì)[8-9]。在一些人體研究中報(bào)道有效不應(yīng)期并不會(huì)隨年齡發(fā)生變化[10]。動(dòng)物模型中，Li等[11]發(fā)現(xiàn)盡管給予更長(zhǎng)的基礎(chǔ)波長(zhǎng)刺激但ERP沒有變化，而在更短的基礎(chǔ)波長(zhǎng)刺激下出現(xiàn)ERP增加趨勢(shì)，但這些研究是在單個(gè)右房部位和/或在1個(gè)周期內(nèi)完成的，因此存在研究結(jié)果受限。目前文獻(xiàn)甚少在同一研究中對(duì)比成年房顫及老年房顫與非房顫個(gè)體AERP的變化。本研究結(jié)果顯示增齡性房顫及成年房顫 AERP對(duì)S1刺激出現(xiàn)相反變化。其病理生理基礎(chǔ)可能為：(1)隨著年齡增加，心房結(jié)構(gòu)出現(xiàn)改變[12]。縫隙連接蛋白分布局限于細(xì)胞末端，導(dǎo)致橫向細(xì)胞耦聯(lián)減少，而縱向因脂肪細(xì)胞的浸潤(rùn)使得間質(zhì)間隙進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而導(dǎo)致解耦聯(lián)過程出現(xiàn)不均質(zhì)電活動(dòng)增加[9, 13]。(2)增齡可能導(dǎo)致鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)和房性心律失常的發(fā)生，其原因可能與增齡影響體內(nèi)心肌細(xì)胞的鈉鈣平衡，主要表現(xiàn)為老齡化相關(guān)性持續(xù)性鉀電流增加以及L型Ca離子通道內(nèi)流減少可能導(dǎo)致心房中有效不應(yīng)期發(fā)生改變[8, 14]。

老年房顫中AERP延長(zhǎng)對(duì)于持續(xù)性房顫的發(fā)展至關(guān)重要。由于心房有效不應(yīng)期延長(zhǎng)，房顫持續(xù)時(shí)間也顯著增加，提示房性心律失常患者心房傳導(dǎo)異常的重要性[13]，心房中電活動(dòng)改變可以提供折返發(fā)生的基質(zhì)和房顫維持的基礎(chǔ)。而AERP頻率自適應(yīng)性在增齡性房顫時(shí)表現(xiàn)出明顯的自適應(yīng)性不良，提示增齡可能伴隨房顫的易感性和持續(xù)性增加[15-16]。本研究進(jìn)一步通過房顫持續(xù)時(shí)間來反映房顫負(fù)荷，結(jié)果顯示其與AERP頻率自適應(yīng)性相一致。

心臟衰老是一個(gè)復(fù)雜的過程，具有自身心臟功能特點(diǎn)。老年AERP延長(zhǎng)、AERP頻率自適應(yīng)性不良以在高頻電刺激時(shí)更為明顯，可能是增齡相關(guān)性房顫患者出現(xiàn)房顫的基質(zhì)之一。增齡性房顫從電重塑角度具有自身特點(diǎn)，提示在探討房顫?rùn)C(jī)制過程中需結(jié)合年齡因素有針對(duì)性地進(jìn)行深入分析。