24小時快速起搏右心房對兔心房單向動作電位的影響

孫娟，侯月梅，張玲

(1.新疆醫科大學第一附屬醫院心律失常研究室，烏魯木齊 830054; 2.新疆醫科大學第一附屬醫院心臟中心，烏魯木齊 830054)

研究報告

24小時快速起搏右心房對兔心房單向動作電位的影響

孫娟1，侯月梅2，張玲1

(1.新疆醫科大學第一附屬醫院心律失常研究室，烏魯木齊 830054; 2.新疆醫科大學第一附屬醫院心臟中心，烏魯木齊 830054)

目的應用心內電生理技術研究心房快速起搏(RAP)對兔心房單向動作電位(MAP)的影響。方法成年新西蘭兔20只隨機分為二組:假手術組、模型組各10只。經頸內靜脈將電極置入右心房。以600次/分行RAP，同時分析在0、4、8、12和24 h的單向動作電位時程(MAPD)。結果假手術組在實驗的時間段內右房游離壁MAP復極90%時程(MAPD90)無明顯差別。RAP 8 h，起搏組右房游離壁MAPD90較P0有明顯縮短，從起搏前(112.50±9.57)ms至起搏8 h分別縮短到(51.25±4.79)ms，分別縮短了61.25 ms。結論房顫(AF)時心房MAPD90縮短。MAP技術可安全地用于研究AF時的電重構(ER)，能提供準確的電生理改變的信息。

房顫;心房快速起搏;單向動作電位;電重構

心房顫動(atrial fibrillation，AF)是一種臨床常見的心律失常，在人群中總的發病率為1%，并隨著年齡增長而升高，在超過75歲者達10%［1，2］。快速心房起搏(rapid atrial pacing，RAP)引起的電生理變化和人類AF及其他動物AF模型的電生理改變一致［3］，因而RAP模型很適合被應用于研究AF的發生和相關電生理、分子生物學等機制。RAP對在體心臟心肌動作電位時程的影響國內外少見報道。心肌動作電位較有效不應期更能精確反映心房肌的電生理特性。有數個研究單向動作電位(monophasic action potential，MAP)的報道，記錄了反映鄰近細胞群除極和復極過程的MAP，證明MAP可以逼真的反映跨膜動作電位時程的形態和時程變化［4］。因此本研究應用單相動作電位記錄技術研究RAP對心肌電生理的影響，對闡明AF變化的機理具有重要價值。

1 材料和方法

1.1 動物

成年新西蘭兔20只，體質量2.5～3 kg，雌雄不拘，由新疆醫科大學動物實驗中心提供［醫動字第16－003號］，動物質量屬于一級標準。實驗設計及實施均經過新疆醫科大學第一附屬醫院動物倫理委員會的審核批準。實驗動物隨機分為2組，假手術組10只，模型組10只。

1.2 材料

手術器械:備皮刀、止血鉗、組織剪、開胸器、電生理材料包括穿刺針、6F動脈鞘管、4極電極(電極間距2 mm，Cordis Webster公司)。HELLER Cardio－2000電生理儀(德國);DF－3A型心臟電生理刺激儀(蘇州中國東方電子儀器廠，中國);LEAD－2000電生理儀(四川錦江電子科技，中國)。

1.3 模型制作方法

用3%戊巴比妥鈉30 mg/kg經兔耳緣靜脈注射麻醉后，靜脈推注肝素1000 U抗凝。將兔仰位固定于兔臺上，氣管插管，呼吸機輔助呼吸，調節氧流量4～6 L/min，潮氣量為10 m L/kg，呼吸壓力0～2 kPa。將手術臺尾部抬高30°，頸部正中切口，分離右側頸內靜脈并切開，近頭端結扎。應用LEAD－2000電生理儀(四川錦江電子科技)在心內電圖和體表心電圖監測下置入一根4F兩極電極(電極間距2 mm)至右心房做記錄電極。以心內電生理圖出現高大A波小V波為理想記錄圖，固定電極導管。采用連續單刺激模式進行24 h RAP，起搏頻率600次/分，脈寬0.5 ms，強度4 V。假手術組僅植入起搏電極，不行高位快速右心房起搏刺激。AF定義為心房無序的電活動，心電圖表現為P波消失，代之以大小不等間隔不均，形態不一的f波，頻率450～600次/分，RR間期不等，持續10 s以上。記錄起搏誘發AF后的心電圖及心內電生理圖，起搏時間分別是0 h(P0)、4 h(P4)、8 h(P8)、12 h(P12)和24 h(P24)。

1.4 右心房M AP的測量

將起搏電極送入心房內垂直接觸高位右房，然后給導管輕輕加壓，此時心電圖上出現快速的雙向反折，表明探查電極與心內膜接觸，繼續給導管加壓，MAP逐漸增大，達到穩定后記錄基礎狀態下右房滿意的MAP(滿意的MAP圖形基線平穩、振幅5 mV、前后波折＜20%MAP幅度)，見圖1～2。MAP復極90%時程(monophasic action potential duration 90%，MAPD90):連續記錄右房游離壁的MAP圖，MAP信號的放大和濾波均由LEAD－2000電生理儀處理，并儲存于硬盤中。MAPD90的測量為在竇性心律下，紙速100 mm/s，放大倍數為5～10 mV，測量3個心搏的MAPD90，取平均值。

Ⅱ:體表導聯;HRA:高右房圖1兔右心房心內電生理圖Ⅱ:Ⅱ－lead electrocardiogram;HRA:high right atriumFig.1 Intra－cardiac electrophysiology in the right atrium of rabbit

圖2 兔心內電生理記錄的RAP致AF圖形(600次/分)Fig.2 Atrial fibrillation graphic measured with intracardiac electrophysiological technique in rapid atrial pacing rabbit(600 bpm)

1.5 統計學處理

2 結果

2.1 模型制作完成情況

模型組9只兔完成模型制作，一只死于電極位置放置過深，電極尖端穿透心房游離壁心臟破裂而死，其余兔均在實驗時間完成實驗檢查。

2.2 心內電生理記錄M AP圖形

心內電生理圖形顯示，對應于體表Ⅱ導聯的心房波出現高大A波小V波，確定電極完全進入右心房，如圖1。采用連續單刺激模式進行24 h RAP，心內電生理記錄的AF圖形如圖2所示。刺激電極一端向心房施壓，另一端連接MAP插孔，變換電生理儀的測量指標為MAP，記錄MAP圖形(圖3)。從快速起搏后MAP形態上來看，主要是平臺期的縮短或消失和振幅降低。

圖3 兔右心房MAPFig.3 MAP of right atrium in rabbit

2.3 兩組不同時間右房游離壁M APD90的變化

假手術組在實驗的時間段內右房游離壁MAPD90無明顯差別(P＞0.05)。RAP 8 h，起搏組右房游離壁MAPD90較P0有明顯縮短，從起搏前(112.50±9.57)ms至起搏8 h分別縮短到(51.25 ±4.79)ms，分別縮短了61.25 ms(P＜0.05)。見表1，圖4。

表1 三組不同時間右房游離壁MAPD90的變化(±s，ms，n=10)Tab.1 Changes of right atrial free wall MAPD90at different times in the three experiment groups

表1 三組不同時間右房游離壁MAPD90的變化(±s，ms，n=10)Tab.1 Changes of right atrial free wall MAPD90at different times in the three experiment groups

注:與P0相比，*P＜0.05。

組別Group P0P4P8P12P24假手術組(Sham operated group)114.00±8.22 113.00±7.58 113.00±9.08 110.00±7.64 108.25±8.37模型組(Model group)112.50±9.57 118.75±11.09 51.25±4.79*98.30±13.93 102.27±7.93

圖4 兩組MAPD90在不同時間點的變化Fig.4 Changes of MAPD90at different times in two experiment groups

3 討論

AF本身引起的并發癥嚴重威脅人類健康。盡管對AF的病理生理研究已經非常廣泛，但對AF的發生機制仍然存在諸多的問題亟待解決，導致了目前AF的各種治療方案都存在不同程度的局限性。心房電重構是AF發生和維持的關鍵環節，故準確檢測心房電重構電生理參數的變化對研究AF發生機制具有重要意義。大量實驗證實，與臨床AF接近，AF誘發率高，制作簡單可靠的動物模型是RAP模型。本實驗利用兔建立RAP模型，結果證實此模型能模擬AF發生早期的電生理改變，穩定可靠，重復性好。

目前MAP記錄技術己被視為反映心肌復極的最佳手段，它能精確顯示局部心肌細胞動作電位的整個復極時程，在形態和時程上能精確反映完整搏動心臟心肌的除極和復極時程。將這一技術用于研究心房電重構，國內外少見報道。MAP可用于完整搏動心臟上，尤其重要的是能夠從患者心臟上記錄到。MAP技術架起了基礎與臨床電生理之間的橋梁，能夠精確顯示局部心肌細胞動作電位的整個復極時相，并能提供準確的局部激動情況。

近年來，學者們隨著對AF的發生機制日益關注，MAP記錄技術在AF研究中的應用頗受矚目。1997年，Franz用MAP記錄技術研究復律后的慢性AF、房撲患者，發現AF使MAPD90明顯縮短，而且心房有效不應期(Atrial effective refraction period，AERP)和MAPD90縮短的程度相似，MAPD縮短是AF引起不應期改變的原因。Kamalvand［5］研究了慢性AF患者心房肌MAPD的變化，證實MAPD在AF發生后明顯縮短。Velden等［6］研究發現，慢性AF時RAA心房肌細胞的MAPD明顯縮短，而且還發生了頻率自適應性的下降，表現為MAPD不因心房率的減慢而延長。可以看出，AF的持續對心房肌細胞MAPD的影響與對心房肌有效不應期的影響平行。1998年Lubinski等［7］研究發現RAP同樣可使器質性心臟病患者的心房發生電重構，心房有效不應期和MAPD90縮短。2000年，Manios［8］用MAP記錄技術研究了慢性AF電復律后MAPD90與AF復發的關系，記錄了5個起搏周長(350、400、450、500、600 ms)的右房MAPD90，發現慢性AF引起AERP和MAPD90縮短以及MAPD頻率自適應下降，而且AERP和MAPD90在復律患者恢復竇性心律24 h后亦恢復正常，電復律后AF復發者的MAPD90頻率自適應在短周長時下降顯著。其他許多動物實驗研究也都發現快速心房刺激或AF均引致心房電重構，包括MAPD、心房有效不應期縮短，心房傳導速度(conduction velocity，CV)減慢，從而使波長縮短，在心房形成多個功能性的折返環，促進了AF的發生和發展。這些研究表明AF的發生與短MAPD及短波長密切相關。Watanabe［9］對射頻手術的患者進行心房起搏(CL140～160 ms)30 min，起搏前后測量在周長600、500、400、300及250 ms時的MAPD90。結果發現MAPD90在起搏前后各個周長上均無差別。而頻率依賴性(頻率依賴性變異=MAPD90在CL為600 ms時的值－MAPD90在CL為300 ms時的值)變異顯著下降。Bode等［10］則發現可以用動作電位時程來估算不應期，有效不應期與MAPD70的相關系數為0.97。

本研究結果顯示，單相動作電位形態發生改變:假手術組MAP上升支陡峭，動作電位各時相易于分辨，等電位線明顯。24 h停起搏后，模型組MAP頂部較平坦，動作電位平臺期縮短或消失，振幅下降。AF時MAP心房搏動周長顯著縮短，絕對不規則; MAP圖形各異，除極變慢，振幅不一;復極相在復極達到不同水平即被隨后而來的除極提早終止;連續的MAP彼此之間舒張間期消失;心房MAP顯示局部除極在局部組織剛剛脫離絕對不應期時即開始發生。

本實驗結果顯示，MAPD發生改變:假手術組在實驗的時間段內右房游離壁MAPD90無明顯差別。RAP 8 h，起搏組右房游離壁MAPD90較P0縮短了61.25 ms。我們推論，RAP 8 h后，MAPD和AERP同時變化，縮短趨勢呈平行關系。12 h后，MAPD縮短趨勢降低，頻率適應性消失。因MAP標測能直接觀察在體心肌局部電活動，可精確測量局部傳導時間、動作電位時程、復極時間等參數［11］。

本研究結果表明兔RAP 24 h后MAP的形態發生顯著的改變，主要是平臺期的縮短或消失，形態改變的另一個特征是振幅降低。進一步分析表明，快速起搏兔右房MAPD90較假手術組顯著下降。MAP技術可安全地用于研究AF時的電重構，較有效不應期能提供更準確的電生理改變的信息。

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Effect of 24 Hours Rapid Atrial Pacing on Atrial M onophasic Action Potential in Rabbits

SUN Juan1，HOU Yue－mei2，ZHANG Ling1
(1.Arrhythmia Laboratory，2.Cardiovascular Research Center，First Teaching Hospital，Xinjiang Medical University，Urumuqi 830054，China)

ObjectiveTo study the effect of 24 hours rapid atrial pacing on atrial monophasic action potential (MAP)and atrial electrical remodeling(ER)in rabbits.M ethods Twenty New Zealand white rabbits of either sex (weight 2.5 to 3.0 kg，n=20)were random ly divided into 2 groups:sham operated group(n=10)and model group (n=10).All animals were euthanized with pentobarbital(30 mg/kg followed by 5 mg/kg/h，i.v.).Atrial effective refraction period(AERP)was measured by programmed electrical stimulation before pacing and from 0 to 24 hours after the onset of the pacing.ResultsIn the sham operated group，monophasic action potential duration 90%(MAPD90)was not changed at all experimental intervals.In the model group，MAPD90was shortened in P8 through the pacing process compared with those before pacing(P＜0.05).ConlusionThe MAPD90is shortened by rapid atrial pacing in rabbits. MAP technique is safe for studying electrical remodeling of atrial fabrillation(AF)and may provide accurate information of electrophysiological changes.

Atrial fabrillation;Rapid atrial pacing;Monophasic action potential;Electrical remodeling

R541.75

A

1005－4847(2010)04－0300－04

2009－11－11

國家自然科學基金資助項目(30560050)。

孫娟(1979－)，女，漢族，在讀博士，從事臨床心臟電生理研究。

侯月梅(1959－)，女，漢族，主任醫師，教授，臨床心血管內科博士后，從事臨床心電生理研究。E－mail:youmei_hou@hotmail. com.