陳世健, 魏妮娜, 李 艷

(湖北民族學(xué)院附屬民大醫(yī)院心內(nèi)科,湖北 恩施 445000)

心力衰竭家兔心室動(dòng)作電位時(shí)程整復(fù)性變化對(duì)室性心律失常的影響

陳世健△, 魏妮娜, 李 艷

(湖北民族學(xué)院附屬民大醫(yī)院心內(nèi)科,湖北 恩施 445000)

目的探討壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的兔慢性心力衰竭(CHF)模型離體心室動(dòng)作電位時(shí)程整復(fù)性(APDR)變化對(duì)室性心律失常(VA)的影響。方法雄性新西蘭大耳兔20只，隨機(jī)分為對(duì)照(CTL)組和CHF組，每組10只。CHF模型制備采用經(jīng)腹主動(dòng)脈縮窄術(shù)，造模結(jié)束4周后行心臟超聲檢查評(píng)價(jià)造模結(jié)果。在整體心臟Langendorff灌流條件下行離體電生理研究，分別記錄和測(cè)量心室不同位點(diǎn)的單相動(dòng)作電位(MAP)及有效不應(yīng)期(ERP)，并繪制APDR曲線；對(duì)2組心臟進(jìn)行快速電刺激，觀察室性心律失常(VA)的誘發(fā)。結(jié)果與CTL組相比，CHF組心室相同部位90%單相動(dòng)作電位時(shí)程(MAPD90)、ERP及APDR曲線最大斜率(Smax)均明顯增大(均P<0.01)，且VA更容易誘發(fā)(均P<0.05)；此外，CHF組動(dòng)物APDR曲線Smax的變異系數(shù)(COV-Smax)均較CTL組增大(均P<0.05)。結(jié)論CHF時(shí)心室APDR曲線Smax及COV-Smax均增大，促進(jìn)室性心律失常的發(fā)生。

慢性心力衰竭； 動(dòng)作電位時(shí)程； 整復(fù)性； 室性心律失常

慢性心力衰竭(chronic heart failure, CHF)是多種心臟器質(zhì)性疾病發(fā)生發(fā)展的終末階段，包括了心臟結(jié)構(gòu)重構(gòu)及電重構(gòu)，后者又可導(dǎo)致惡性室性心律失常的發(fā)生，進(jìn)而增加患者心源性猝死的發(fā)生率。因此，探討CHF時(shí)室性心律失常(ventricular arrhythmia，VA)發(fā)生機(jī)制對(duì)于改善CHF患者預(yù)后具有重大意義。近年來動(dòng)作電位時(shí)程整復(fù)性(action potential duration restitution, APDR)這一動(dòng)態(tài)變化因素被提出，并認(rèn)為其與VA發(fā)生及維持密切相關(guān)[1-2]。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的CHF模型，在整體心臟Langendorff灌流條件下，運(yùn)用相關(guān)電生理技術(shù)探討CHF時(shí)APDR變化對(duì)VA的影響。

材 料 和 方 法

1動(dòng)物模型制備與分組

實(shí)驗(yàn)用新西蘭大耳兔20只，均為雄性，體重2.0～3.0 kg，由武漢大學(xué)醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。將動(dòng)物隨機(jī)分為2組：對(duì)照組(control, CTL組,n=10)和慢性心力衰竭組(CHF組,n=10)。CHF組動(dòng)物經(jīng)耳緣靜脈注射異丙腎上腺素(Sigma)(300 μg·kg-1·d-1)，CTL組動(dòng)物經(jīng)3%戊巴比妥鈉溶液麻醉后，采用腹主動(dòng)脈縮窄術(shù)制作心臟壓力負(fù)荷模型，對(duì)照組開腹不接扎。術(shù)后14 d，自由進(jìn)食給水[3-4]。

2心臟超聲檢查

完成制備CHF模型4周后，對(duì)所有動(dòng)物行超聲心動(dòng)圖檢查。通過M型超聲獲得舒張期室間隔厚度(interventricular septal thickness in diastole,IVSd)及左室后壁厚度(left ventricular posterior wall thickness in diastole, LVPWd)；在心尖四腔心切面測(cè)量左室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic diameter, LVEDD)及左室收縮末期內(nèi)徑(left ventricular end-systolic diameter,LVESD)；根據(jù)改良的Simpon公式計(jì)算出左室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction,LVEF)及左室短軸縮短率(left ventricular fractional shortening, LVFS)。

3離體電生理研究

以3%戊巴比妥鈉溶液(北京化學(xué)試劑公司；30 mg/kg)行耳緣靜脈注射全身麻醉，隨后繼續(xù)經(jīng)耳緣靜脈注射肝素鈉2 000 U抗凝，10 min后迅速開胸取出心臟，置于100%氧飽和的4 ℃生理鹽水中剪去心包以及周圍結(jié)締組織，洗凈殘血，連接于Langendorff心臟灌流裝置經(jīng)主動(dòng)脈逆行灌流Tyrode’s液，灌流速度20～25 mL/min。

3.1記錄各部位單相動(dòng)作電位(monophasic action potential, MAP)和有效不應(yīng)期(effective refractory period, ERP) 將刺激電極置于右室基底部心外膜行基礎(chǔ)周長(zhǎng)為300 ms的S1S1刺激(脈寬2 ms、刺激強(qiáng)度為舒張期起搏閾值的2倍)，分別記錄左室前壁基底部(left anterior basal, LAB)、左室前壁心尖部(left anterior apex, LAA)、左室后壁基底部(left posterior basal, LPB)和左室后壁心尖部(left posterior apex, LPA)4個(gè)部位的MAP。并在連續(xù)發(fā)放8個(gè)起搏刺激波S1后發(fā)放早搏刺激波S2(S1S1=300 ms，S1S2=280 ms，刺激強(qiáng)度為舒張期起搏閾值的2倍)，以10 ms反掃，記錄ERP。

3.2構(gòu)建APDR曲線 測(cè)量不同S1S2間期程序化刺激過程中S2誘發(fā)動(dòng)作電位的MAPD90及每個(gè)S2刺激前的舒張間期(diastolic interval, DI; S2前一個(gè)S1誘發(fā)的動(dòng)作電位終點(diǎn)到S2誘發(fā)的動(dòng)作電位起點(diǎn)的時(shí)間間隔)。應(yīng)用Origin 6.0軟件以DI為橫坐標(biāo)、S2的MAPD90為縱坐標(biāo)，代入sigmoid函數(shù)公式：MAPD90=y0+A1(1-e-DI/T1)進(jìn)行APDR曲線構(gòu)建；計(jì)算APDR曲線最大曲線斜率(Smax)：將sigmoid函數(shù)求得的A1、T1及最小DI值代入曲線斜率公式：slope=(A1/T1)*[Exp(-DI/T1)]得出APDR曲線Smax。APDR曲線Smax的變異系數(shù)(coefficient of variation of Smax,COV-Smax)定義為6個(gè)標(biāo)測(cè)部位Smax標(biāo)準(zhǔn)差與均數(shù)的比值，用以評(píng)價(jià)APDR在整個(gè)心室分布的不均一性。

3.3VA的誘發(fā) Burst刺激誘發(fā)：將刺激電極分別置于右室基底部(right basal, RB)、右室心尖部(right apex,RA)、左室基底部(left basal, LB)和左室心尖部(left apex, LA)，給予50 Hz持續(xù)時(shí)間2 s的Train刺激進(jìn)行VA的誘發(fā)，各個(gè)部位總刺激時(shí)間小于3 min。VA持續(xù)時(shí)間超過2 s即記為VA可誘發(fā)，超過30 s即記為持續(xù)性VA[6]。

4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，組間比較采用兩樣本均數(shù)比較的t檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。應(yīng)用SPSS 18.0軟件處理。

結(jié) 果

1造模結(jié)束4周后2組動(dòng)物心臟超聲結(jié)果

與CTL組相比，CHF組動(dòng)物L(fēng)VEF和LVFS明顯降低(均P<0.01)，IVSd和LVPWd減小(均P<0.05)，LVEDD和LVESD明顯增大(均P<0.01)，表明CHF模型制備成功，見表1。

表1 2組家兔心臟超聲檢查結(jié)果

**P<0.01vscontrol (CTL).

22組動(dòng)物各部位ERR和MAPD90結(jié)果

與CTL組相比，CHF組動(dòng)物心室相同部位EPR和MAPD90均增大(均P<0.05)，見表2。

表2 2組家兔心室有效不應(yīng)期和90%單相動(dòng)作電位時(shí)程的變化

RB:right basal; RA: right apex; LB: left basal; LA: left apex.**P<0.01vscontrol (CTL).

32組動(dòng)物各部位APDR結(jié)果

與CTL組相比，CHF組動(dòng)物心室相同部位APDR曲線Smax及整個(gè)左室COV-Smax(0.38±0.05vs0.26±0.03)均增大(均P<0.01)，見表3。

表32組APDR曲線最大斜率的變化

Table 3. The maximal slope of APDR curves between CTL and CHF groups (Mean±SD.n=10)

ItemCTLCHFRB0.7±0.11.5±0.2##RA0.8±0.21.4±0.1##LB0.9±0.31.6±0.1##LA0.9±0.11.9±0.2##COV-Smax0.26±0.030.38±0.05##

RB: right basal; RA: right apex; LB: left basal; LA: left apex.##P<0.01vsCTL.

4室性快速心律失常誘發(fā)率

在Burst刺激誘發(fā)下，CHF組動(dòng)物心室各部位心律失常誘發(fā)率明顯高于對(duì)照組，且還出現(xiàn)了持續(xù)性心律失常，其中又以左室心尖部最為多見，見表4。

表42組家兔室性心律失常誘發(fā)率的變化

Table 4. The induction rate of ventricular arrhythmia between CTL and CHF groups (n=10)

ItemCTLCHFInducibility PES30%(3/10)80%(8/10)**Duration <10s30%(3/10)40%(4/10)** 10～30s010%(1/10)** >30s030%(3/10)**

PES: programmed electrical stimulation.**P<0.01vsCTL.

討 論

在心衰發(fā)展中，伴隨著心肌組織學(xué)上肥厚性重構(gòu)變化，心肌細(xì)胞的電生理特性亦發(fā)生重構(gòu)性改變，主要表現(xiàn)為復(fù)極化過程延遲而致動(dòng)作電位時(shí)程(action potential duration,APD)延長(zhǎng)，體表心電圖上相應(yīng)改變?yōu)?QT 間期延長(zhǎng)[3-4]。至今，對(duì)心衰時(shí) APD 延長(zhǎng)如何誘發(fā)心律失常產(chǎn)生的機(jī)制仍了解不多，故揭示疾病過程中電生理重構(gòu)與心律失常發(fā)生的關(guān)系是當(dāng)今心血管領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。本研究也發(fā)現(xiàn)CHF組動(dòng)物心室各部位MAPD90及ERP均較對(duì)照組相同部位明顯延長(zhǎng)，并且多位點(diǎn)均呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)。同時(shí)觀察到CHF組各標(biāo)測(cè)部位APD整復(fù)性曲線斜率均較對(duì)照組相同部位明顯增大。既往研究表明APDR曲線Smax與心肌細(xì)胞電穩(wěn)定性有關(guān)：即當(dāng)Smax>1時(shí)，DI輕微變化即可引起APD和ERP的較大波動(dòng)，這種波動(dòng)可以增加相鄰部位APD復(fù)極的功能性差異有利于折返的形成，心臟就容易發(fā)生VA；而當(dāng)Smax<1時(shí)，APD和ERP的波動(dòng)消失，心臟則不易發(fā)生VA。Smax僅能局限地反映心臟單個(gè)標(biāo)測(cè)部位的APDR，而心室不同部位心肌細(xì)胞的APDR卻存在區(qū)域性差異[5-6]，且APDR的這種區(qū)域性差異增大對(duì)VA發(fā)生具有重要作用，由此可見僅僅依靠Smax是否大于1來解釋VA的發(fā)生和維持是不夠的。因此，我們也對(duì)心室不同部位的COV-Smax進(jìn)行了比較，并發(fā)現(xiàn)CHF組COV-Smax顯著大于對(duì)照組。這也進(jìn)一步解釋了CHF組心律失常發(fā)生率增加的原因。

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Effectsofactionpotentialdurationrestitutiononventriculararrhythmiainchronicheartfailurerabbithearts

CHEN Shi-jian, WEI Ni-na, LI Yan

(DepartmentofCardiovascularMedicine,MinDaHospitalAffiliatedtoHubeiUniversityforNationalities,Enshi445000,China.E-mail:chenshijianyun@163.com)

AIM: To determine the effects of action potential duration restitution (APDR) on ventricular arrhythmia (VA) in Langendorff-perfused chronic heart failure (CHF) rabbit hearts.METHODSTwenty male New Zea-land rabbits were equally divided into 2 groups randomly: control (CTL) group and CHF group. CHF was induced by abdominal aortic banding for 14 d. The echocardiography was applied to assess the cardiac function and structural change in both groups 4 weeks after the end of modeling. In the whole Langendorff-perfused hearts, the monophasic action potential (MAP) and the effective refractory period (ERP) were recorded and measured in ventricular chamber, and the action potential duration (APD) curves were also constructed in both groups. The burst pacing was used to induce APD alternans and VA.RESULTSCompared with the same sites of CTL group, the 90% of MAP duration (MAPD90), the ERP, the maximal slope (Smax) of APDR curves were increased in CHF group (allP<0.05). The VAs in CHF group were easier to be induced than those in CTL group (allP<0.05). The coefficients of variation of Smax(COV-Smax) of APDR curves in CHF group were greater than those in CTL group (allP<0.05).CONCLUSIONBoth Smaxand COV-Smaxof APDR curves increase during CHF to facilitate the ventricular arrhythmia.

Chronic heart failure; Action potential duration; Restitution; Ventricular arrhythmia

R363

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2013.11.033

1000- 4718(2013)11- 2097- 03

2013- 06- 15

2013- 09- 04

△通訊作者 Tel: 0718-8301386; E-mail： chenshijianyun@163.com