多柔比星誘導的心衰大鼠迷走神經的功能性改變

胥曉麗，曾菊絨，徐天嬌，魏　明，李新華，侯　進

(西安醫學院基礎醫學部藥理學與毒理學教研室　西安醫學院基礎醫學研究所,陜西 西安　710021)

多柔比星誘導的心衰大鼠迷走神經的功能性改變

胥曉麗，曾菊絨，徐天嬌，魏明，李新華，侯進

(西安醫學院基礎醫學部藥理學與毒理學教研室西安醫學院基礎醫學研究所,陜西 西安710021)

摘要：目的探討心衰大鼠迷走神經對心臟調節功能的變化以及電刺激迷走神經對心臟舒縮功能的影響。方法將大鼠分為對照組、心衰模型組及迷走神經刺激組，對照組10只，每只給予生理鹽水1 mL，心衰模型組及迷走神經刺激組共30只給予多柔比星腹腔注射2.5 mg·kg-1，每周1次，共6次。給藥結束后行血流動力學檢測、壓力反射敏感性檢測及迷走神經刺激(刺激頻率：2.0 Hz，波寬：1.0 ms，刺激幅度：3 V，持續時間：240 min)。結果與對照組相比，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)、左室內壓峰值(LVSP)均明顯升高(均P<0.01)。結論多柔比星誘導的心衰大鼠迷走神經張力下降，電刺激迷走神經可明顯改善心衰大鼠心臟的舒縮功能。迷走神經刺激有望成為治療心力衰竭的有效方法之一。

關鍵詞：多柔比星；迷走神經；心力衰竭；大鼠,Sprague-Dawley

慢性心力衰竭是多種心血管疾病發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]。隨著基礎和臨床研究的不斷深入，已經有越來越多的證據表明，自主神經功能失調尤其迷走神經的抑制是影響心衰發生發展以及預后的重要因素。我們的前期研究結果發現多柔比星誘導的慢性心衰大鼠的膽堿能神經密度降低，進一步提示心衰進程中不僅有心室重構和電重構，還存在自主神經重構[2]。因此，本實驗在前期形態學研究工作的基礎上，進一步從功能學層面研究心衰時迷走神經的功能變化以及電刺激迷走神經改善迷走神經活性后對心功能的影響，為闡明心衰自主神經重構提供新的實驗依據，也為心衰的治療提供新的思路。

1材料和方法

1.1實驗動物、心衰模型構建及分組成年健康SD大鼠180～200 g，雌雄不拘，由西安交通大學醫學院實驗動物中心提供，實驗動物許可證號：SCXK(陜)2012-003。采用隨機數字表將大鼠分為：(1)正常對照組(n=10)，每只腹腔注射生理鹽水1 mL，連續6周；(2)多柔比星干預心衰模型組及迷走神經刺激組(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6周，累計劑量15 mg·kg-1。迷走神經刺激組在心衰模型復制成功后，行迷走神經刺激。所有大鼠實驗前均適應性飼養1周，自由飲水進食，組間動物的體質量差異無統計學意義。

每次給多柔比星前先稱重并據此調整大鼠給藥量。最后一次給藥24 h后，進行血流動力學檢測、迷走神經刺激、股動脈及股靜脈插管及壓力感受敏感性(Baroreflex sensitivity，BRS)的評價。

1.2主要試劑和儀器多導生理信號采集與處理系統(PowerLab),壓力換能器均購自澳大利亞ADInstruments公司。刺激電極來自西安生物器材廠。鹽酸多柔比星粉針劑購自浙江海正藥業股份有限公司(批準文號：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。

1.3血流動力學檢測大鼠20%烏拉坦(0.5 mL·100 g-1)腹腔注射麻醉后，仰臥固定于手術臺上，取頸部正中縱向切口，鈍性分離右側頸總動脈1.5 cm并穿線備用，結扎動脈遠心端，用動脈夾夾住其近心端。在動脈壁上剪一斜口，將連有壓力換能器的充滿肝素的動脈插管插入動脈直至左心室腔內，可見動脈壓力曲線變為左室壓力曲線。穩定10 min后，用多導生理信號采集與處理系統記錄左室舒張末期壓(LVEDP)用以評價左室舒張功能，記錄左室收縮內壓(LVSP)及左室內壓最大變化速率(±dP/dtmax)用以評價左心室收縮功能，分別記錄10 min，取均值做統計分析。

1.4心血管壓力感受敏感性檢測確定心衰模型復制成功后，分別將兩組大鼠麻醉后仰臥固定于手術臺上，連接標Ⅱ導聯心電圖，行股動脈插管并連接壓力換能器以測量大鼠血壓，股靜脈插管用以靜脈給藥。先測定用藥前基礎血壓，連續3次，取均值。心電圖連續記錄10個心動周期，平均后得“升壓前基礎R-R間期”。脈沖式靜注鹽酸去氧腎上腺素(5 μg·kg-1)，連續測壓，取其最高值。監測ECG，血壓升至峰值時連續記錄最長的10個心動周期，取均值后得“升壓后最長 R-R間期”。BRS(ms/mmHg)=(升壓后最長R-R間期-升壓前基礎R-R間期)/(最高血壓-基礎血壓 )。

1.5迷走神經刺激確定心衰模型復制成功后，大鼠用20%烏拉坦麻醉后仰臥固定于手術臺上，頸部腹側正中縱向切開皮膚，輕柔分離雙側迷走神經及右側頸總動脈，行動脈插管直至左室內，股靜脈注射阿托品1 mg·kg-1。隨后切斷頸部雙側迷走神經，刺激右側迷走神經的近心端，刺激參數如下：刺激頻率：2.0 Hz，波寬：1.0 ms，刺激幅度：3 V，持續時間：240 min。記錄刺激前后左室舒張末期壓(LVEDP)、左室收縮內壓(LVSP)及左室內壓最大變化速率(±dP/dtmax)，評價迷走神經刺激對心衰大鼠心臟舒縮功能的影響。

2結果

2.1動物的一般狀況及尸檢結果正常對照組大鼠整個實驗階段一般狀況良好,未出現死亡現象，存活率100%。多柔比星干預造模的大鼠共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，從實驗第二周開始出現不同程度蜷臥，攝食量減少，毛發發黃甚至出現脫毛現象，體質量增長緩慢，不增及負增長。第三周開始至給藥結束，每周都有動物死亡，累計死亡9只，存活21只，累計生存率為70%(圖1)。

尸檢發現對照組大鼠無腹水，無肝腫大，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迷走神經刺激前血流動力學檢測結果多柔比星心衰模型組大鼠與對照組相比，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)，左室內壓峰值(LVSP)均明顯降低(均P<0.01)，見表1,提示心衰模型組動物心臟舒縮功能均降低。

表1　正常對照組與多柔比星心衰模型組血流動力學指標比較±s

注：兩組比較，均P<0.01。

2.3心血管壓力反射敏感性(BRS)結果實驗結果顯示，與對照組相比，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)，提示心衰模型組動物自主神經尤其迷走神經活性減退，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果(n=10)

2.4迷走神經刺激對心衰大鼠心功能的影響與心衰模型組相比，迷走神經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正常，但比心衰模型組動物心臟舒縮功能明顯改善。

3討論

多柔比星屬于蒽環類抗生素，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，故而人們利用此項副作用制備心肌病和心衰模型，該模型有器官選擇性高、簡單經濟、成功率高，死亡率較低等優點，主要適合研究衰竭心臟心肌超微結構的改變、神經內分泌異常及血流動力學變化。所以，本研究用此模型進行實驗，實驗發現心衰組動物的心臟舒縮功能均降低，提示造模成功，跟文獻報道一致[3]。

注：迷走神經刺激組與心衰模型組及正常對照組相比，均P<0.01。

圖3迷走神經刺激后血流動力學結果(n=10)

自主神經對心血管正常生理功能及病理狀態都具有重要調節作用。近年來大量文獻報道自主神經調節功能失衡尤其迷走神經張力下降與心衰的進展和不良預后密切相關，甚至有學者提出低迷走神經張力是獨立的心衰死亡的預測指標之一[4]。我們前期形態學研究發現心衰大鼠的心臟膽堿能神經及其主要靶受體-M2受體密度明顯下降，以心內膜層心肌更為突出。直接評價迷走神經的活性相對比較困難,本實驗通過測定心血管壓力反射敏感性(BRS)間接評價迷走神經功能，發現多柔比星誘導的心衰大鼠迷走神經功能明顯下降。BRS是通過動脈內血壓變化導致反射性竇性心率變化的敏感程度，反映了血壓變化時自主神經尤其是迷走神經對心臟的調節能力，是評價心臟迷走神經張力的一個有效指標[5]。

最近， 有文獻報道通過冠脈結扎制作大鼠慢性心衰模型，發現心衰組BRS顯著低于假手術組[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照組，且 BRS 和心率變異性呈顯著正相關[7]。臨床試驗報道分析慢性心衰患者的心率變異性結果亦明顯低于健康人[8]。這些動物及臨床試驗結果均提示心衰時迷走神經活性降低，與我們的實驗結論基本一致。

如何通過提高迷走張力恢復自主神經對心臟調節功能的平衡，改善心衰癥狀，減輕心肌損傷，從而有效地保護心臟功能近年來備受關注，電刺激是提高迷走神經活性最直接的方法，本實驗采用電刺激頸部迷走神經外周端發現可以顯著提高心衰大鼠的舒縮功能，類似的結果見于右心室持續快速起搏的犬慢性心衰模型[9]。也有臨床試驗在32例心衰患者皮下植入裝置持續刺激右側迷走神經并隨訪1年，發現患者1年生存率明顯提高，6 min步行試驗及心臟彩超指標如左心室射血分數、左心室收縮期容積明顯改善[10]。以上結果表明迷走神經刺激對心衰治療有良好效果，但不同實驗造模方法，選用的動物，患者的基礎狀況及迷走神經的刺激頻率、刺激方式、刺激強度以及持續時間等方面存在很大差異，所以需要更深入的研究來優化迷走神經刺激參數，讓迷走神經刺激真正成為安全、方便、微創的治療方式，為心衰的治療提供新的思路與選擇。

綜上所述，本實驗研究發現多柔比星誘導的心衰大鼠迷走神經功能下降，電刺激心衰大鼠迷走神經后心功能明顯改善。因此，迷走神經刺激有望成為治療心衰的有效方法之一，但具體細胞分子機制尚需進一步深入探討。

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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

基金項目:陜西省教育廳自然科學研究計劃項目(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)