不同部位絕對不應(yīng)期電刺激對正常豬心臟功能的影響

張若蘭

（哈勵遜國際和平醫(yī)院心內(nèi)科，河北衡水 053000）

不同部位絕對不應(yīng)期電刺激對正常豬心臟功能的影響

張若蘭

（哈勵遜國際和平醫(yī)院心內(nèi)科，河北衡水 053000）

目的探討正常豬心臟絕對不應(yīng)期不同部位電刺激對心臟功能的影響及其發(fā)生機(jī)制，為臨床心臟疾病的治療提供參考。方法12只清潔級小型豬，隨機(jī)分為對照組、右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組，經(jīng)頸靜脈置入刺激電極，分別檢測4組電刺激后相關(guān)指標(biāo)的差異。結(jié)果心肌絕對不應(yīng)期電刺激（absolute refractory period electrical stimulation，ARPES）1h后，右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組收縮壓、舒張壓、平均動脈壓、左心室內(nèi)壓峰值、左心室最大收縮/舒張速度比值、左心室舒張末壓、校正后Q-T間期、12導(dǎo)聯(lián)Q-T間期標(biāo)準(zhǔn)差、12導(dǎo)聯(lián)中相鄰Q-T間期之差的最大值、血清白細(xì)胞介素8、腫瘤壞死因子α、高敏C反應(yīng)蛋白、血清腦鈉肽均高于或低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組3組間上述指標(biāo)差異也具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論ARPES能夠影響正常心臟的收縮及舒張功能，增強(qiáng)心肌收縮力，改善舒張能力，其可能通過影響心肌細(xì)胞的復(fù)極過程及調(diào)節(jié)體內(nèi)炎性介質(zhì)和心血管活性物質(zhì)的表達(dá)發(fā)揮作用。

電刺激；不應(yīng)期，電生理學(xué)；心臟；豬

心肌細(xì)胞和心肌組織的舒縮功能是維持心臟正常生理功能的基礎(chǔ)，心肌細(xì)胞的機(jī)械收縮、舒張功能的實現(xiàn)有賴于其電生理功能的正常，心肌不應(yīng)期是維持心肌正常舒張及收縮功能的保證，能夠避免電沖動引起的強(qiáng)直收縮。目前動物研究結(jié)果［1］表明，在心室肌細(xì)胞動作電位絕對不應(yīng)期給予外加的同頻率適宜電刺激，可增強(qiáng)單個心室肌細(xì)胞縮短幅值，同時縮短和復(fù)長速度增加，這與心肌細(xì)胞正常的電生理學(xué)特征相一致。心肌絕對不應(yīng)期電刺激（absolute refractory period electricalstimulation，ARPES）可使心肌細(xì)胞舒縮能力增強(qiáng)，這一點無疑為提高整體心臟舒縮功能的方法學(xué)開辟了一個新領(lǐng)域。迄今為止，雖然有在絕對不應(yīng)期對心臟電生理干預(yù)治療心臟傳導(dǎo)性疾病的研究報道，但其深入機(jī)制即血流動力學(xué)研究尚少，因此，我們進(jìn)行實驗，探討絕對不應(yīng)期內(nèi)在不同部位對心臟實施外加性電刺激對心臟功能的影響，并結(jié)合對細(xì)胞因子表達(dá)水平的檢測，探討其發(fā)揮作用的具體機(jī)制，旨在為臨床治療心臟疾病提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗動物：清潔級小型豬12只，雌雄不拘，2月齡，體質(zhì)量（10.0±1.5）kg，動物適應(yīng)環(huán)境后隨機(jī)分為對照組（先行電刺激檢測相關(guān)指標(biāo)），右心室心尖部刺激組，右心室流出道刺激組，左右心室同步刺激組，每組4只。

1.2 方法：各組應(yīng)用阿托品（0.05mg/kg）、氯胺酮（20mg/kg）、安定（0.05mg/kg）肌內(nèi)注射先作誘導(dǎo)麻醉。然后在X光機(jī)引導(dǎo)下經(jīng)頸內(nèi)靜脈置入刺激電極，右心室心尖部刺激組電極放置到右心室心尖部，右心室流出道刺激組刺激電極放置到肺動脈根部，左右心室同步刺激組分別放置于左心室后側(cè)壁及右心室心尖部。針灸針刺入四肢末端皮下組織，生理鹽水導(dǎo)電，連接體表電極，心電監(jiān)護(hù)儀全程記錄心電圖變化。采用DF-5A型心臟電生理刺激發(fā)放儀以500ms為基礎(chǔ)刺激，心電圖R期自動發(fā)放1 000ms強(qiáng)化刺激，連續(xù)刺激1h，分別檢測刺激后收縮壓（systolic blood pressure，SBP）、舒張壓（diastolic blood pressure，DBP）、平均動脈壓（mean arterial pressure，MAP）、左心室內(nèi)壓峰值（left ventricular systolic pressure，LVSP）、左心室舒張末壓（left ventricular end-diastolic pressure，LVEDP）、左心室最大收縮/舒張速度比值（±dp/dt）；計算各組心電圖校正后Q-T間期（corrected QT interval，QTc）、12導(dǎo)聯(lián)Q-T間期標(biāo)準(zhǔn)差（QT interval standard deviation，SDQT）、12導(dǎo)聯(lián)中相鄰Q-T間期之差的最大值（adjacent QT dispersion，ADQTD）；采用雙抗體夾心法檢測血清白細(xì)胞介素8（interleukin 8，IL-8）、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、高敏C反應(yīng)蛋白（high sensitivity C reactive protein，hsCRP）濃度變化，采用熒光免疫反應(yīng)法檢測血清腦鈉肽（brain natriuretic peptide，BNP）。比較各組間差異。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法：應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計軟件完成數(shù)據(jù)處理，計量資料以±s表示，組間比較采用方差分析，組間兩兩比較采用q檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

ARPES 1h后，右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組SBP、MAP均高于對照組，DBP低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；左右心室同步刺激組SBP、MAP均高于右心室心尖部刺激組及右心室流出道刺激組，DBP低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；右心室心尖部刺激組SBP、DBP、MAP與右心室流出道刺激組比較，差異也有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

ARPES 1h后，右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組LVSP、±dp/dt均高于對照組，LVEDP低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；左右心室同步刺激組LVSP、±dp/dt均高于右心室心尖部刺激組及右心室流出道刺激組，LVEDP低于右心室心尖部刺激組及右心室流出道刺激組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；右心室心尖部刺激組LVSP、±dp/dt高于右心室流出道刺激組，LVEDP低于右心室流出道刺激組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

ARPES 1h后，左右心室同步刺激組QTc、SDQT低于右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組及對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；右心室心尖部刺激組SDQT低于對照組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；對照組、右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組ADQTD依次降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

ARPES 1h后，右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組血清IL-8、TNF-α、hsCRP均高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；左右心室同步刺激組IL-8、TNF-α、hsCRP均高于右心室心尖部刺激組及右心室流出道刺激組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；右心室心尖部刺激組IL-8、TNF-α、hsCRP與右心室流出道刺激組比較，差異也有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。右心室心尖部刺激組、左右心室同步刺激組BNP均高于對照組及右心室流出道刺激組，左右心室同步刺激組BNP高于右心室心尖部刺激組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 4組SBP、DBP、MAP、LVSP、LVEDP、±dp/dt、QTc、SDQT、ADQTD、IL-8、TNF-α、hsCRP、BNP比較

3 討 論

近年研究［2］顯示，ARPES能夠引起局部心肌細(xì)胞的收縮力增強(qiáng)，其發(fā)生的機(jī)制與電刺激對心肌細(xì)胞膜的鈣離子轉(zhuǎn)運變化有關(guān)。對心室肌的細(xì)胞實驗［3-4］表明，正常心臟心室肌細(xì)胞動作電位絕對不應(yīng)期在基礎(chǔ)刺激的前提下給予適宜的強(qiáng)化刺激，可增強(qiáng)心肌細(xì)胞收縮力和心肌細(xì)胞收縮的長度，同時收縮和復(fù)長的速度加快，伴隨心肌細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子濃度增加，其增加的幅度與心肌細(xì)胞的收縮舒張速度變化及心肌細(xì)胞的收縮率的變化呈正相關(guān)，與心肌細(xì)胞正常電生理功能一致，說明外加刺激引起的鈣離子濃度變化是心肌細(xì)胞電生理行為及機(jī)械功能變化的基礎(chǔ)。對心臟乳頭肌細(xì)胞的研究［5］證實，心臟收縮的ARPES可增強(qiáng)正常和衰竭心臟乳頭肌的收縮力，單個心室肌細(xì)胞的舒縮能力的變化直接影響到整體心臟的收縮力。對心力衰竭的心肌細(xì)胞研究［6］顯示，ARPES能夠延心肌衰竭細(xì)胞的絕對不應(yīng)期，該段時間內(nèi)膜電位絕對值低，鈉離子通道完全失活，發(fā)生于絕對不應(yīng)期間的刺激不會引發(fā)再次興奮，也表明ARPES對于心臟功能是安全的，并且證實絕對不應(yīng)期的延長與2期鈣內(nèi)向離子流增強(qiáng)而延長有關(guān)。對心臟的功能研究［7］發(fā)現(xiàn)，ARPES能夠增強(qiáng)心肌的收縮力，提高心臟左心室的收縮壓，提高心臟的泵血功能。本研究結(jié)果顯示，ARPES 1h后，各刺激組的LVSP、+dp/dt升高，LVEDP降低，表明心肌的收縮及舒張功能增強(qiáng)，而且SBP、MAP升高，DBP下降，表明ARPES引起的心臟功能變化，足以引起外周血流動力學(xué)的變化。但值得注意的是，在不同部位給予ARPES，對于心臟功能影響的強(qiáng)度不同，左右心室同步刺激引起的心臟功能的變化比右心室心尖部刺激和右心室流出道刺激更為明顯。

本研究結(jié)果顯示，ARPES 1h后，各組之間的QTc、SDQT、ADQTD存在差異，左右心室同步刺激組QTc、SDQT值最低，左右心室刺激組及右心室心尖部刺激組ADQTD低于對照組，其變化趨勢與心功能指標(biāo)存在同向性。因此，考慮ARPES引起的心功能改變與心肌細(xì)胞的生物電變化存在相關(guān)性。QT離散度是心肌細(xì)胞復(fù)極過程不一致性的心電圖表現(xiàn)，心肌組織內(nèi)層與外層細(xì)胞之間以及同層的細(xì)胞之間復(fù)極時限存在細(xì)微的差異，T波頂點代表的是心外膜的復(fù)極電活動，T波終點代表的是心肌細(xì)胞的中層點活動，投射到心電圖上，即表現(xiàn)為Q-T間期的時限差異。SDQT是12導(dǎo)聯(lián)Q-T間期的標(biāo)準(zhǔn)差，SDQT的離散程度能夠反映心肌細(xì)胞復(fù)極的不一致性，左右心室同步刺激組的SDQT減小，說明左右心室同步刺激能夠改變心肌細(xì)胞復(fù)極過程中的時間差異。ADQTC反映的是12導(dǎo)聯(lián)中Q-T間期的最大差值，能反映局部的復(fù)極同步性。QTc是校正后的最大Q-T間期同最小QT間期的差異，能夠在總體趨勢上反映心肌復(fù)極的不一致性［8］，左右心室同步刺激組QTc、SDQT、ADQTC均明顯減小，低于其他各組，說明ARPES能夠糾正正常心臟心肌細(xì)胞的的復(fù)極不同步性，使心肌細(xì)胞的電生理活動時間趨向一致，而心臟收縮期功能是單個細(xì)胞收縮功能的總和，心肌細(xì)胞的同步收縮，能夠增強(qiáng)心臟的收縮功能，提高心臟的泵血功能。

心肌細(xì)胞正常生理活動的維持除了與生物電活動有關(guān)外，也受體內(nèi)細(xì)胞因子的影響，TNF-α是一種體內(nèi)廣泛分布的多功能細(xì)胞因子，由激活的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，能夠抑制心肌細(xì)胞的生長和分化，并能夠促進(jìn)白細(xì)胞介素6（interleukin 6，IL-6）等其他細(xì)胞因子的釋放。心臟是合成TNF-α的主要場所之一，在心臟功能異常時，血清TNF-α表達(dá)升高，衰退的心肌表達(dá)TNF-α，而正常的心肌不表達(dá)，TNF-α具有局部細(xì)胞免疫活性作用，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌的代謝。研究［9-10］顯示，TNF-α能夠通過與心肌表面的TNFR結(jié)合，發(fā)揮負(fù)性肌力的作用，并且能夠直接損傷心肌細(xì)胞。有研究［11］顯示，TNF-α能夠誘導(dǎo)心肌細(xì)胞一氧化氮合酶的mRNA表達(dá)，增加巨噬細(xì)胞、心肌細(xì)胞中誘生型一氧化氮合酶的mRNA表達(dá)升高，局部或全部心肌的誘生型一氧化氮合酶誘發(fā)后，能夠誘導(dǎo)一氧化氮合成，發(fā)揮對心肌的活性作用。TNF-α能夠誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞對IL-8的釋放［2］，IL-8能夠引發(fā)中性粒細(xì)胞釋放大量氧自由基和花生四烯酸等代謝產(chǎn)物，并能夠介導(dǎo)心肌細(xì)胞的凋亡，引起心肌損害［12］。CRP是一種急性時相反應(yīng)蛋白，屬于非特異性蛋白質(zhì)，在組織損傷時多有高表達(dá)，CRP水平的升高可抑制血管生成及減少一氧化氮生成，引發(fā)心肌細(xì)胞壞死及纖維化等病理變化［10］。本研究結(jié)果顯示，右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組TNF-α、IL-8、hsCRP均出現(xiàn)高表達(dá)，其中左右心室同步刺激組表達(dá)水平最高，考慮其可能與ARPES引發(fā)的心肌細(xì)胞損傷有關(guān)，但目前尚缺乏足夠的證據(jù)，有待于進(jìn)一步研究。

BNP主要由心臟合成和分泌，是一種心臟神經(jīng)激素，主要來源于心室［13］，只有在血容量增加和力超負(fù)荷的情況下才反應(yīng)性地從心肌細(xì)胞內(nèi)分泌。有研究［14-15］顯示，對離體大鼠心肌細(xì)胞給予BNP治療可以降低心肌肌漿網(wǎng)鈣三磷酸腺苷酶的表達(dá)。本研究中BNP水平升高可能與心肌收縮力增強(qiáng)有關(guān)，其機(jī)制尚有待于進(jìn)一步探討。

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（本文編輯：劉斯靜）

R331.38

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1007-3205（2012）08-0923-04

2012-02-13；

2012-05-17

張若蘭（1980-），女，河北衡水人，哈勵遜國際和平醫(yī)院主治醫(yī)師，醫(yī)學(xué)碩士，從事心血管疾病診治研究。

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.08.018