胥曉麗，曾菊絨，徐天嬌，魏　明，李新華，侯　進(jìn)

(西安醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部藥理學(xué)與毒理學(xué)教研室　西安醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所,陜西 西安　710021)

多柔比星誘導(dǎo)的心衰大鼠迷走神經(jīng)的功能性改變

胥曉麗，曾菊絨，徐天嬌，魏明，李新華，侯進(jìn)

(西安醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部藥理學(xué)與毒理學(xué)教研室西安醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所,陜西 西安710021)

摘要：目的探討心衰大鼠迷走神經(jīng)對(duì)心臟調(diào)節(jié)功能的變化以及電刺激迷走神經(jīng)對(duì)心臟舒縮功能的影響。方法將大鼠分為對(duì)照組、心衰模型組及迷走神經(jīng)刺激組，對(duì)照組10只，每只給予生理鹽水1 mL，心衰模型組及迷走神經(jīng)刺激組共30只給予多柔比星腹腔注射2.5 mg·kg-1，每周1次，共6次。給藥結(jié)束后行血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)、壓力反射敏感性檢測(cè)及迷走神經(jīng)刺激(刺激頻率：2.0 Hz，波寬：1.0 ms，刺激幅度：3 V，持續(xù)時(shí)間：240 min)。結(jié)果與對(duì)照組相比，心衰組大鼠壓力反射敏感性明顯下降(n=10,3.29±0.47 vs 1.90±0.24,P<0.05)。迷走神經(jīng)刺激后，與心衰模型組大鼠比較，其左室舒張末壓(LVEDP)明顯降低(P<0.01),而左室舒張期壓力最大下降速率(-dP/dtmax)、左室等容收縮期壓力最大上升速率(+dP/dtmax)、左室內(nèi)壓峰值(LVSP)均明顯升高(均P<0.01)。結(jié)論多柔比星誘導(dǎo)的心衰大鼠迷走神經(jīng)張力下降，電刺激迷走神經(jīng)可明顯改善心衰大鼠心臟的舒縮功能。迷走神經(jīng)刺激有望成為治療心力衰竭的有效方法之一。

關(guān)鍵詞：多柔比星；迷走神經(jīng)；心力衰竭；大鼠,Sprague-Dawley

慢性心力衰竭是多種心血管疾病發(fā)展到終末期的常見癥狀之一，也是心衰致死的最常見原因[1]。隨著基礎(chǔ)和臨床研究的不斷深入，已經(jīng)有越來(lái)越多的證據(jù)表明，自主神經(jīng)功能失調(diào)尤其迷走神經(jīng)的抑制是影響心衰發(fā)生發(fā)展以及預(yù)后的重要因素。我們的前期研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)多柔比星誘導(dǎo)的慢性心衰大鼠的膽堿能神經(jīng)密度降低，進(jìn)一步提示心衰進(jìn)程中不僅有心室重構(gòu)和電重構(gòu)，還存在自主神經(jīng)重構(gòu)[2]。因此，本實(shí)驗(yàn)在前期形態(tài)學(xué)研究工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從功能學(xué)層面研究心衰時(shí)迷走神經(jīng)的功能變化以及電刺激迷走神經(jīng)改善迷走神經(jīng)活性后對(duì)心功能的影響，為闡明心衰自主神經(jīng)重構(gòu)提供新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，也為心衰的治療提供新的思路。

1材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、心衰模型構(gòu)建及分組成年健康SD大鼠180～200 g，雌雄不拘，由西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物許可證號(hào)：SCXK(陜)2012-003。采用隨機(jī)數(shù)字表將大鼠分為：(1)正常對(duì)照組(n=10)，每只腹腔注射生理鹽水1 mL，連續(xù)6周；(2)多柔比星干預(yù)心衰模型組及迷走神經(jīng)刺激組(n=30)，將鹽酸多柔比星粉針劑溶于生理鹽水，2.5 mg·kg-1腹腔注射，每周一次，連續(xù)6周，累計(jì)劑量15 mg·kg-1。迷走神經(jīng)刺激組在心衰模型復(fù)制成功后，行迷走神經(jīng)刺激。所有大鼠實(shí)驗(yàn)前均適應(yīng)性飼養(yǎng)1周，自由飲水進(jìn)食，組間動(dòng)物的體質(zhì)量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

每次給多柔比星前先稱重并據(jù)此調(diào)整大鼠給藥量。最后一次給藥24 h后，進(jìn)行血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)、迷走神經(jīng)刺激、股動(dòng)脈及股靜脈插管及壓力感受敏感性(Baroreflex sensitivity，BRS)的評(píng)價(jià)。

1.2主要試劑和儀器多導(dǎo)生理信號(hào)采集與處理系統(tǒng)(PowerLab),壓力換能器均購(gòu)自澳大利亞ADInstruments公司。刺激電極來(lái)自西安生物器材廠。鹽酸多柔比星粉針劑購(gòu)自浙江海正藥業(yè)股份有限公司(批準(zhǔn)文號(hào)：H33021980)，鹽酸去氧腎上腺素注射液由上海禾豐制藥有限公司生產(chǎn)。

1.3血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)大鼠20%烏拉坦(0.5 mL·100 g-1)腹腔注射麻醉后，仰臥固定于手術(shù)臺(tái)上，取頸部正中縱向切口，鈍性分離右側(cè)頸總動(dòng)脈1.5 cm并穿線備用，結(jié)扎動(dòng)脈遠(yuǎn)心端，用動(dòng)脈夾夾住其近心端。在動(dòng)脈壁上剪一斜口，將連有壓力換能器的充滿肝素的動(dòng)脈插管插入動(dòng)脈直至左心室腔內(nèi)，可見動(dòng)脈壓力曲線變?yōu)樽笫覊毫η€。穩(wěn)定10 min后，用多導(dǎo)生理信號(hào)采集與處理系統(tǒng)記錄左室舒張末期壓(LVEDP)用以評(píng)價(jià)左室舒張功能，記錄左室收縮內(nèi)壓(LVSP)及左室內(nèi)壓最大變化速率(±dP/dtmax)用以評(píng)價(jià)左心室收縮功能，分別記錄10 min，取均值做統(tǒng)計(jì)分析。

1.4心血管壓力感受敏感性檢測(cè)確定心衰模型復(fù)制成功后，分別將兩組大鼠麻醉后仰臥固定于手術(shù)臺(tái)上，連接標(biāo)Ⅱ?qū)?lián)心電圖，行股動(dòng)脈插管并連接壓力換能器以測(cè)量大鼠血壓，股靜脈插管用以靜脈給藥。先測(cè)定用藥前基礎(chǔ)血壓，連續(xù)3次，取均值。心電圖連續(xù)記錄10個(gè)心動(dòng)周期，平均后得“升壓前基礎(chǔ)R-R間期”。脈沖式靜注鹽酸去氧腎上腺素(5 μg·kg-1)，連續(xù)測(cè)壓，取其最高值。監(jiān)測(cè)ECG，血壓升至峰值時(shí)連續(xù)記錄最長(zhǎng)的10個(gè)心動(dòng)周期，取均值后得“升壓后最長(zhǎng) R-R間期”。BRS(ms/mmHg)=(升壓后最長(zhǎng)R-R間期-升壓前基礎(chǔ)R-R間期)/(最高血壓-基礎(chǔ)血壓 )。

1.5迷走神經(jīng)刺激確定心衰模型復(fù)制成功后，大鼠用20%烏拉坦麻醉后仰臥固定于手術(shù)臺(tái)上，頸部腹側(cè)正中縱向切開皮膚，輕柔分離雙側(cè)迷走神經(jīng)及右側(cè)頸總動(dòng)脈，行動(dòng)脈插管直至左室內(nèi)，股靜脈注射阿托品1 mg·kg-1。隨后切斷頸部雙側(cè)迷走神經(jīng)，刺激右側(cè)迷走神經(jīng)的近心端，刺激參數(shù)如下：刺激頻率：2.0 Hz，波寬：1.0 ms，刺激幅度：3 V，持續(xù)時(shí)間：240 min。記錄刺激前后左室舒張末期壓(LVEDP)、左室收縮內(nèi)壓(LVSP)及左室內(nèi)壓最大變化速率(±dP/dtmax)，評(píng)價(jià)迷走神經(jīng)刺激對(duì)心衰大鼠心臟舒縮功能的影響。

2結(jié)果

2.1動(dòng)物的一般狀況及尸檢結(jié)果正常對(duì)照組大鼠整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段一般狀況良好,未出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，存活率100%。多柔比星干預(yù)造模的大鼠共30只，隨著多柔比星給藥累積劑量的增加，一般狀況逐步變差，從實(shí)驗(yàn)第二周開始出現(xiàn)不同程度蜷臥，攝食量減少，毛發(fā)發(fā)黃甚至出現(xiàn)脫毛現(xiàn)象，體質(zhì)量增長(zhǎng)緩慢，不增及負(fù)增長(zhǎng)。第三周開始至給藥結(jié)束，每周都有動(dòng)物死亡，累計(jì)死亡9只，存活21只，累計(jì)生存率為70%(圖1)。

尸檢發(fā)現(xiàn)對(duì)照組大鼠無(wú)腹水，無(wú)肝腫大，肝緣正常，而多柔比星心衰模型組大鼠有腹水，肝葉黏連，肝緣圓鈍，肝明顯腫大。

圖1　各組大鼠的生存曲線

2.2迷走神經(jīng)刺激前血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)結(jié)果多柔比星心衰模型組大鼠與對(duì)照組相比，其左室舒張末壓(LVEDP)明顯升高(P<0.01),而左室等容收縮期壓力最大上升速率(+dP/dtmax)、左室舒張期壓力最大下降速率(-dP/dtmax)，左室內(nèi)壓峰值(LVSP)均明顯降低(均P<0.01)，見表1,提示心衰模型組動(dòng)物心臟舒縮功能均降低。

表1　正常對(duì)照組與多柔比星心衰模型組血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)比較±s

注：兩組比較，均P<0.01。

2.3心血管壓力反射敏感性(BRS)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，多柔比星心衰模型組的壓力感受敏感性明顯降低(n=10,3.29±0.47vs1.90±0.24,P<0.05)，提示心衰模型組動(dòng)物自主神經(jīng)尤其迷走神經(jīng)活性減退，見圖2。

注：兩組相比，P<0.05。

圖2兩組大鼠壓力反射敏感性結(jié)果(n=10)

2.4迷走神經(jīng)刺激對(duì)心衰大鼠心功能的影響與心衰模型組相比，迷走神經(jīng)刺激組大鼠左室舒張末壓(LVEDP)明顯降低(P<0.01),而左室舒張期壓力最大下降速率(-dP/dtmax)、左室等容收縮期壓力最大上升速率(+dP/dtmax)、左室內(nèi)壓峰值(LVSP)均明顯升高(均P<0.01)，見圖3，提示雖然心功能并未完全恢復(fù)正常，但比心衰模型組動(dòng)物心臟舒縮功能明顯改善。

3討論

多柔比星屬于蒽環(huán)類抗生素，臨床上廣泛用于治療多種惡性腫瘤。心臟毒性是其主要副作用之一，可表現(xiàn)為不可逆的劑量依賴性心肌病和慢性心力衰竭，故而人們利用此項(xiàng)副作用制備心肌病和心衰模型，該模型有器官選擇性高、簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、成功率高，死亡率較低等優(yōu)點(diǎn)，主要適合研究衰竭心臟心肌超微結(jié)構(gòu)的改變、神經(jīng)內(nèi)分泌異常及血流動(dòng)力學(xué)變化。所以，本研究用此模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)心衰組動(dòng)物的心臟舒縮功能均降低，提示造模成功，跟文獻(xiàn)報(bào)道一致[3]。

注：迷走神經(jīng)刺激組與心衰模型組及正常對(duì)照組相比，均P<0.01。

圖3迷走神經(jīng)刺激后血流動(dòng)力學(xué)結(jié)果(n=10)

自主神經(jīng)對(duì)心血管正常生理功能及病理狀態(tài)都具有重要調(diào)節(jié)作用。近年來(lái)大量文獻(xiàn)報(bào)道自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能失衡尤其迷走神經(jīng)張力下降與心衰的進(jìn)展和不良預(yù)后密切相關(guān)，甚至有學(xué)者提出低迷走神經(jīng)張力是獨(dú)立的心衰死亡的預(yù)測(cè)指標(biāo)之一[4]。我們前期形態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)心衰大鼠的心臟膽堿能神經(jīng)及其主要靶受體-M2受體密度明顯下降，以心內(nèi)膜層心肌更為突出。直接評(píng)價(jià)迷走神經(jīng)的活性相對(duì)比較困難,本實(shí)驗(yàn)通過測(cè)定心血管壓力反射敏感性(BRS)間接評(píng)價(jià)迷走神經(jīng)功能，發(fā)現(xiàn)多柔比星誘導(dǎo)的心衰大鼠迷走神經(jīng)功能明顯下降。BRS是通過動(dòng)脈內(nèi)血壓變化導(dǎo)致反射性竇性心率變化的敏感程度，反映了血壓變化時(shí)自主神經(jīng)尤其是迷走神經(jīng)對(duì)心臟的調(diào)節(jié)能力，是評(píng)價(jià)心臟迷走神經(jīng)張力的一個(gè)有效指標(biāo)[5]。

最近， 有文獻(xiàn)報(bào)道通過冠脈結(jié)扎制作大鼠慢性心衰模型，發(fā)現(xiàn)心衰組BRS顯著低于假手術(shù)組[6]。同樣，快速右室起搏致犬的充血性心衰模型中，心衰組犬的BRS 和心率變異性顯著低于對(duì)照組，且 BRS 和心率變異性呈顯著正相關(guān)[7]。臨床試驗(yàn)報(bào)道分析慢性心衰患者的心率變異性結(jié)果亦明顯低于健康人[8]。這些動(dòng)物及臨床試驗(yàn)結(jié)果均提示心衰時(shí)迷走神經(jīng)活性降低，與我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)論基本一致。

如何通過提高迷走張力恢復(fù)自主神經(jīng)對(duì)心臟調(diào)節(jié)功能的平衡，改善心衰癥狀，減輕心肌損傷，從而有效地保護(hù)心臟功能近年來(lái)備受關(guān)注，電刺激是提高迷走神經(jīng)活性最直接的方法，本實(shí)驗(yàn)采用電刺激頸部迷走神經(jīng)外周端發(fā)現(xiàn)可以顯著提高心衰大鼠的舒縮功能，類似的結(jié)果見于右心室持續(xù)快速起搏的犬慢性心衰模型[9]。也有臨床試驗(yàn)在32例心衰患者皮下植入裝置持續(xù)刺激右側(cè)迷走神經(jīng)并隨訪1年，發(fā)現(xiàn)患者1年生存率明顯提高，6 min步行試驗(yàn)及心臟彩超指標(biāo)如左心室射血分?jǐn)?shù)、左心室收縮期容積明顯改善[10]。以上結(jié)果表明迷走神經(jīng)刺激對(duì)心衰治療有良好效果，但不同實(shí)驗(yàn)造模方法，選用的動(dòng)物，患者的基礎(chǔ)狀況及迷走神經(jīng)的刺激頻率、刺激方式、刺激強(qiáng)度以及持續(xù)時(shí)間等方面存在很大差異，所以需要更深入的研究來(lái)優(yōu)化迷走神經(jīng)刺激參數(shù)，讓迷走神經(jīng)刺激真正成為安全、方便、微創(chuàng)的治療方式，為心衰的治療提供新的思路與選擇。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)多柔比星誘導(dǎo)的心衰大鼠迷走神經(jīng)功能下降，電刺激心衰大鼠迷走神經(jīng)后心功能明顯改善。因此，迷走神經(jīng)刺激有望成為治療心衰的有效方法之一，但具體細(xì)胞分子機(jī)制尚需進(jìn)一步深入探討。

參考文獻(xiàn)

[1]向良浩.比索洛爾對(duì)充血性心力衰竭患者心功能及神經(jīng)內(nèi)分泌因子的影響[J].安徽醫(yī)藥,2015,19(10):2011-2013.

[2]胥曉麗,曾菊絨,于曉江,等.多柔比星誘導(dǎo)的心衰大鼠心臟膽堿能神經(jīng)分布及TNF-α表達(dá)的變化[J].南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2012,32(8):1139-1142.

[3]盧均坤,劉洋,呂維娟,等.姜黃素對(duì)阿霉素誘導(dǎo)的大鼠心臟重構(gòu)及心功能改變的研究[J].心血管康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,2013,22(4):316-320.

[4]Kong SS,Liu JJ,Hwang TC,et al.Optimizing the parameters of vagus nerve stimulation by uniform design in rats with acute myocardial infarction[J].PLoS One,2012,7(11):e42799.

[5]王皓,孫蕾,趙美,等.迷走張力評(píng)價(jià)及其改善方法[J].心臟雜志,2012,24(1):107-109,116.

[6]Zhang D,Liu J,Zheng H,et al.Effect of angiotensin II on voltage-gated sodium currents in aortic baroreceptor neurons and arterial baroreflex sensitivity in heart failure rats[J].J Hypertens,2015,33(7):1401-1410.

[7]季萌,周祁娜,侯月梅.心力衰竭中迷走神經(jīng)活性變化的研究進(jìn)展[J].中國(guó)心臟起搏與心電生理雜志,2012,26(6):547-549.

[8]張輝,馮婧,梁婷,等.心率和心率變異性與心力衰竭及預(yù)后的相關(guān)性[J].中國(guó)動(dòng)脈硬化雜志,2014,22(3):274-278.

[9]阿不都熱合曼·米吉提,戴曉燕,阿地力江·托合提.單側(cè)迷走神經(jīng)干刺激對(duì)心力衰竭犬心室肌自主神經(jīng)分布和功能失衡的改善研究[J].實(shí)用老年醫(yī)學(xué),2015,29(4):283-286.

[10] De Ferrari GM,Crijns HJ,Borggrefe M,et al.Chronic vagus nerve stimulation:A new and promising therapeutic approach for chronic heart failure[J].Eur Heart J,2011,32(7):847-855.

Changes of vagal function on doxorubicin-induced rat failing heart

XU Xiao-li， ZENG Ju-rong， XU Tian-jiao，et al

(DepartmentofPharmacology&Toxicology;InstituteofBasicMedicalScience，Xi′anMedicalUniversity,Xi′an，Shaanxi710021,China)

Abstract:ObjectiveTo investigate the changes of vagal function on rat failing heart and the effect of vagus nerve stimulation on failing heart function.MethodsAdult SD rats were assigned into three groups.Rats in control group were administered normal saline intraperitoneally 1 mL weekly (n=10).Age-matched rats in CHF group and vagus nerve stimulation group(n=30) were injected with DOX in 2.5 mg·kg-1·week-1over a period of 6 weeks.Then,hemodynamics,baroreflex sensitivity(BRS)were measured and vagus nerve stimulation was performed.ResultsCompared with rats in the normal control group,BRS of rats in DOX group was decreased.Rats in vagus nerve stimulation group had lower LVEDP,higher LVSP,and an elavated +dP/dtmaxand -dP/dtmax(P<0.01) compared with DOX CHF group.ConclusionsThe vagal tension of rat in CHF group was depressed,and vagus nerve stimulation could ameliorate the systolic and diastolic action of doxorubicin-induced rat failing heart.Accordingly,vagus nerve stimulation was a promising new therapeutic approach for heart failure.

Key words:Doxorubicin；Vagus Nerve ；Heart Failure;Rats,Sprague-Dawley

基金項(xiàng)目:陜西省教育廳自然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(No 14JK1622)

doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2016.05.008

(收稿日期：2016-02-24，修回日期：2016-03-10)