充血性心力衰竭兔心脏电生理特性改变及其对室性心律失常发生的影响

　　充血性心力衰竭(congestiveheartfailure,CHF)是心力衰竭(简称心衰)患者在病程的长期迁延过程中因儿茶酚胺分泌增加显现出的严重后果，造成患者心电活动明显不稳定，包括心电图上QT间期和动作电位时程(actionpotentialduration,APD)延长。使患者不得不反复人院治疗，甚至突发心源性碎死。但有关CHF的心脏电生理特征改变，及其与室性心律失常的关系一直没有统一结果。笔者对此做一探讨。　　材料与方法　　1.1实验分组与处理实验选购健康成年雄性新西兰大耳白兔30只，起始体重2.5一3.0kg，从北京生物制品实验动物中心购回。动物购回后饲养于本院实验动物中心(SPF级动物室)喂养1-2周，在此过程中因为运输和饲养环境改变死亡3只。2周后不分确切的体重和状态，将兔分为对照组12只和CHF组15只。CHF动脉模型建立参照文献报道并做改良后进行，具体方法为:兔经耳缘静脉注射异丙肾上腺素(购于Sigma公司)0.3mg·kg·d，连续不间断注射3周，注意注射前剃毛、皮肤消毒，完后止血;对照组动物除用0.9%生理盐水代替Is。注射外，其它步骤相同。　　造模后继续喂养6个月，整个饲养过程充分提供动物生活所需要的湿度、温度和光线并自由进食和饮水。6个月后完成后续实验。　　1.2CHF模型成功的确定根据文献报道i4,和我们连续观察动物体质、状态和病情反应以及M超声心动图(主机Vivid7，探头S4，美国GE公司;图像深度调制3.0一5.0cm,频率为2.5MHz;检查者为同一位具有高级资质超声专科医师)检查等结果。临床症状的观察包括动物的体质、脱毛、饮食、状态;超声心动图观察有无胸腔积液渗出，左室射血分数(EF)，左室心腔的容积，室间隔的厚度，左室短轴缩短率。　　与对照组相比，当出现严重临床病理变化，发生胸腔积液，EF值降低，室间隔变薄，胸腔显著扩大，以上指标至少三项指标发生显著性改变，即为造模成功并被纳人本实验研究中。　　1.3心电图监测将兔背卧捆绑于实验动物台上，台面用温控电热毯将兔体温维持在370C。兔四肢剃毛，待安静下来后用16导电生理记录系统(PowerLab16/30,ADInstru-menu,Australia)记录清醒状态下标准II导联心电图，数据采集系统在信号采样率为1KHz下连续记录2h，信号经数模转换成心电图形存储计算机，通过16导电生理系统自带应用于兔的标准化记录和分析模块，对心电图进行记录、测量和分析(LabChartProV7,ADInstruments,Australia)。观察心电图主要参数包括RR间期、心率、PR间期、QT间期、校正QT(QTc)间期、ST段、T波幅度。QT间期是从QRS波起始到T波结束，T波结束定义为T波的正向波回到等电位点的位置，RR间期通过60s内平均的RR间期自动计算得到。另外，依据QT间期及RR间期，使用Carlsson公式计算QTcQTc=QT-0.175(RR-300)。　　1.4左室单相动作电位(MAP)记录心电图监测完成后，开始用3%的戊巴比妥钠麻醉(300m郭kg)，开胸，用开睑器(WPI公司，USA)撑开胸廓充分暴露心脏、小心剪开心包膜，用改制(用收缩管把两根单独的铂金微电极固定在一起，使两级间距离<<0.5mm)的接触式双极铂金微电极(WPI公司，USA)记录基础心率下左室前壁靠近心尖部MAP。记录心电信号经MAP膜电位放大器放大后经16导数模转换器转换并由滤波器(0.3一1KHz)滤过形成动作电位图形，输人到计算机保存，后用分析软件对实验数据进行测量、分析和统计。观察MAP主要参数包括静息膜电位(RMP)、动作电位幅度(APA)、动作电位最大上升速率(Max)、动作电位复极化恢复到20%,50%,90%时间(APD2o,APDso,APD9)，动作电位复极化三相时程Triangulation=APD9o-APD4。　　1.5心室有效不应期(ERP)和短阵快速刺激诱发室性心律失常记录利用程控电刺激检测不同基础刺激周长(BCL)时的心室ERP，实验采用铂金制成刺激双电极置于右室心外膜，由刺激器(GrassS88,USA)发放刺激对心脏进行起搏，刺激方波均为2ms，刺激强度为2倍舒张阂值，按8:1的程控刺激法，即每8个基础起搏:后发出一个期前刺激S2,BCL时的S,S:分别为150,200和300ms,偶联间期分别从各自的BCL开始，以5m，步长反扫递减，直到S:不能诱发心室激动，此时的S,SZ偶联间期定义为左室的ERP,即:ERP,so,ERPZOo和ERP3oo。记录心电信号经放大器放大并经滤波器过滤(10Hz--1KHz)后存在计算机中，用自带的分析软件进行测量和分析。为了说明APD延长程度，本实验用ERP与自律心率下获取的APD9。的比值(即，ERP/APD9)作为观察值。　　在ERP测定完成后进行室性心律失常诱发的刺激周长测定，方法采用短阵快速刺激法，以刺激波宽2ms，刺激周长从150ms开始，观察各组兔在短阵快速刺激下诱发的室性心律失常情况，包括单个触发电活动，或成串的尖端扭转型室性心动过速，反映在同步记录心电图上为室性早搏，室性心动过速或心室颤动，图形存于计算机，用自带的分析软件进行测量和分析诱发室性心律失常的刺激周长。　　1.6统计学处理计量数据以x1、表示，计量资料的组间比较采用t检验，计数资料以率或构成比表示，用Origin6.0(Microcal公司，USA)统计软件进行单因素方差分析，以P<0.O5为差异有显著性。　　2结果　　2.1实验动物的丢失及造模情况分组之后，因病情异常或不明原因，CHF组兔死亡4只，对照组兔死亡1只，各组均剩下11只兔进人随后电生理研究。CHF组兔出现:消瘦，脱毛，打喷嚏，食欲减退、无力，嗜睡、气促和肌肉萎缩等症状。超声提示胸腔积液，EF值从对照组的0.90士0.14减小为0.50士0.20;左室心腔收缩未期容积从对照组的3.81士0.35ml增加为5.06士0.71ml，室间隔从2.67士0.04mm减少到2.23士0.O1mm，左室短轴缩短率由对照组的0.50士0.08降为0.27士0.10。　　2.2两组心电图参数的比较与对照组比较，CHF组心率明显减慢，RR,PR和QT间期显著延长(P均<0.O1)，QTc明显增加(P<0.05),ST段和T波幅度稍有抬高和增加，但没有明显差异(P均>>0.05)，见表1.　　2.3两组MAP的比较与对照组比较，RMP和APA均显著降低(P均<0.01)，最大上升速率下降(P<0.OS),APD},APDSa,APD9。都明显延长(P均<0.01或0.05)，动作电位复极化三相时程也显著延长(P<0.O5)，见表2，图1。　　2.4两组ERP及室性心律失常诱发情况比较与对照组比较，CHF组ERP在BCL150,200,300ms均显著延长(P均<0.01)(表3)，但各自ERP与APD9。比值均小于对照组(P均<0.01)。CHF组短阵快速刺激诱发室性心律失常的BCL显著长于对照组(P<0.O1)。另外，CHF组，当BCL=150ms，持续时间为is时(刺激频率约为6.7Hz)即可诱发一连串的尖端扭转型室性心律失常，心电图上表现为心室颤动。但对照组，即使BCL=20ms，持续时间为lOs(刺激频率为50Hz)仅能引起一个触发电活动，同步心电图上表现为一个室性早搏，后经过一段舒张期后，转为窦性心率，见图2.　　3讨论　　CHF引起严重室性心律失常发生，归因于CHF歧化了心室的结构重构和电重构，心室结构重构又促使和加重了心脏电重构，是室性心律失常的病理基础[5]。本实验采用ISC'诱导，喂养6个月，发现兔的自身体重下降、体质状态和临床症状恶化减弱，M超声心动图提示兔的心腔容积明显扩大，室间隔变薄，左室射血分数下降了44%，左室短轴缩短率降为45.24%，根据文献报道，在制造和确定心衰模型是否成功过程中，如果5个被观察参数中有3个出现严重异常，应考虑心衰的发生，所以本实验结果提示Is。诱导的兔CHF造模成功。值得提出是本实验通过动态观察发现，家兔在注射Iso(0.3mg·kg-'g·d-')连续注射3周后，再经过1个月，使用超声心动图发现兔的左室没有显著性结构改变，心功能没有明显减弱，只有在6个月后才出现心室壁变薄，心腔扩大明显，射血分数显著降低，心功能减弱，胸腔有渗出液出现等类似慢性心功能衰竭表现，和文献报道相一致。另外，利用Is诱导的CHF和其他方式，如手术方法造成前负荷和后负荷形成心衰，病毒感染形成感染性心肌病、快速起搏心脏引起急性心衰不同，这些手术方式操作复杂，动物死亡率特别高，心功能检测出现很大差异，是临床上出现CHF过程中很少有的诱因，仅仅为了制造心衰模型采用永久性破坏方法，不符合CHF发生发展的病理生理过程。而Is。诱发CHF模型符合临床上心衰患者在病情慢性迁延过程中儿茶酚胺的浓度分泌增高引发CHF形成过程，所以能够更好反映形成CHF自然病理生理发展过程，且操作方法稍简单、易行，病死率不高，值得需制造CHF模型的实验室借鉴、尝试。　　在上述基础上，本实验采用记录兔清醒、安静状态下的心电图，结果发现CHF兔出现严重心率减慢，PR和QT间期明显延长，特别是QTc值也显著加大，预示CHF促使了TRIaD现象发生，为室性心律失常发生埋下了伏笔。CHF造成的心室完全扩大，心率减慢，QT间期延长使得心电冲动传导时间延长，这为异位起搏点可能发放占主导作用、夺获正常心电传导冲动预留了足够的时间和空间厂m,0本研究发现，CHF发生后，动作电位幅度降低，自动除极放缓，舒张速率低平、延长，复极化过程中各时间段均显著延长，这些电生理改变说明CHF引起了动作电位恢复减慢，心脏传导心电冲动减弱，尽管有APD延长，看似能让心脏有充足时间增加回心血量和心输出量，但因为动作电位静息电位和动作电位最大上升速率均降低，这种心搏输出量是短暂、脆弱的，同时，让出了更多时间为折返性心律失常中碎波发生和逆传提供了途径，为异位搏动占主导地位增加机会，从而为室性心律失常发生准备了条件[n;。另外，本实验还发现，CHF使心室动作电位在不同BCL时的ERP显著延长，但ERP/APD9。比值均减小，说明APD都长于各自的ERP，显示出CHF引起了心电活动的不稳定性和不均一性，易于早期后除极和晚期后除极发生，并为折返性心律失常的发生提供了条件。　　由于CHF引起了动作电位传导减慢，心室的APD和ERP延长，降低了心室耐受快速刺激引发室性心律失常的潜力，容易导致心室正常和/或异常心电冲动折返传导，形成异常室性心律失常，也就是说心室可能在不需要很快的起搏刺激时便容易发生室性心律失常。本实验证实，在用短阵快速电刺激诱发室性心律失常时，CHF组兔在刺激周长平均为126ms时便能诱发尖端扭转型室性心律失常，对应心电图表现为心室颤动。对照组即使在刺激周长平均为54ms时也很难诱发室性心律失常，显示CHF兔在被诱发室性心律失常时所需的刺激周长明显长于对照组。说明在CHF组，即使动作电位传导减慢，复极化时程延长，一旦在动作电位传导进程中加人一阵稍快的额外刺激便能诱发连串的尖端扭转型室性心律失常。但在对照组，即使本身动作电位传导很快，复极化时程短于CHF组，当在动作电位传导过程中插人一阵特别快电刺激冲动，也很难诱发室性心律失常，说明CHF引起心功能下降，心电活动减弱容易诱发室性心律失常。因此，动作电位复极化异常改变，易于CHF室性心律失常的诱发，CHF引起的心脏电活动异常改变是诱发室性心律失常发生的重要基础和条件。　　参考文献　　[1] 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