緩慢性心律失常動物模型的研究進展

王哲 劉艷飛 王婭 李立志 劉玥

緩慢性心律失常(bradyarrhythmia，BA)是指心率小于60次/min的生理反應或病理狀態(tài)，包含竇性緩慢性心律失常、房室或室內(nèi)傳導阻滯、逸搏或逸搏心律等由竇房結功能障礙和房室傳導障礙引起的多種節(jié)律障礙[1]，臨床主要表現(xiàn)為由心率減慢、心輸出量減少引起的頭暈、乏力等癥狀，嚴重者可發(fā)生暈厥甚至死亡[2]。隨著年齡的增長，竇房結組織與周圍心肌發(fā)生進行性纖維化，可引起心動過緩，故老年人更易發(fā)生BA[3]。現(xiàn)代社會人口老齡化逐漸加劇，BA患病率呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，常通過口服藥物和起搏器植入治療，部分由迷走神經(jīng)過度興奮引起的BA可通過射頻消融治療[4-5]。口服藥物治療效果不明顯，且存在較多不良反應，起搏器植入需求逐年增加，據(jù)統(tǒng)計2017年起搏器植入達76 717臺[6]，但存在諸多不足，如術后創(chuàng)傷性、術后伴有并發(fā)癥、起搏器功能受電池壽命限制等。目前仍需對抗心律失常進行更多深入研究，動物模型是開發(fā)新藥物及新療法的重要基礎，好的動物模型可以為進一步研究心律失常的發(fā)病機制及評價治療手段的效果等臨床研究提供良好的平臺。

1 緩慢性心律失常動物模型實驗動物的選擇

目前臨床上可應用大鼠、小鼠、家兔、犬、豬等建立心律失常動物模型。小鼠易于控制，繁殖迅速，與人類具有很高的遺傳相似性、生理特性相似，常用于心律失常的研究；大鼠同樣具備價格低廉，容易飼養(yǎng)的優(yōu)點，且心臟活力強，心電圖穩(wěn)定，較常用于建立心律失常動物模型，其中，Sprague-Dawley(SD)和Wistar是2種最常用的大鼠模型[7-8]。近年來，病態(tài)竇房結綜合征(SSS)模型的建立主要選擇家兔為對象，家兔體型較大，竇房結較易進行定位，開胸操作無需使用呼吸機，應用20%甲醛濕敷竇房結所建立的化學藥物誘導SSS動物模型的電生理反應表現(xiàn)與該疾病臨床電生理反應一致[9]。家兔竇房結位置與人體位置大致相同，正常情況下原發(fā)起搏點位于竇房結中心，預計面積僅0.1 mm2，約占整個竇房結組織的0.1%[10-11]，所以實驗成功的關鍵在于竇房結位置的確定及取材是否準確。王曉瑩等[12]應用健康雄性雜種犬建立心律失常動物模型，所有犬均在消融后表現(xiàn)為完全性房室阻滯(AVB)。蔡潔玲等[13]對8頭實驗豬在三維電解剖標測系統(tǒng)指引下進行射頻消融，建立心房間傳導阻滯模型，術中未發(fā)生死亡及并發(fā)癥。

2 常見緩慢性心律失常的動物模型

2.1 食物誘發(fā)動物模型

食物誘發(fā)動物模型成功率較高，所建模型接近臨床，但造模周期長，穩(wěn)定性相對較差[14]。血脂異常也是誘發(fā)心律失常的一種因素，膽固醇在神經(jīng)突觸的形成中有著重要作用，膽固醇升高可能促進周圍神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)重塑，動作電位持續(xù)時間延長，QTc間期延長[15]。潘振偉等[16]使用含10%膽固醇的脂肪乳劑對Wister大鼠持續(xù)灌胃15 d，隨后進行冠脈結扎建立模型，與單純冠脈結扎大鼠模型進行比較后發(fā)現(xiàn)，高脂飲食組大鼠BA發(fā)生率及持續(xù)時間明顯增加。胥軍等[17]通過高脂飲食大鼠模型發(fā)現(xiàn)高脂飲食可引起QT間期延長，心房傳導速度降低，使右心房動作電位持續(xù)時間延長。

2.2 化學誘發(fā)動物模型

化學誘發(fā)法建立BA模型操作過程較簡單，實驗條件易于控制，造模所需周期短，所造模型成功率高且較為穩(wěn)定，但運用化學藥物誘導動物模型不能完全排除所用藥物的干擾，具有一定的藥物不良反應。由于不同動物對藥物的敏感性不同，停止藥物刺激后心律失常可能消失，對抗心律失常藥物藥效評價會產(chǎn)生一定影響。常用化學誘導藥物有普萘洛爾、乙酰膽堿、維拉帕米等，由于不同動物對不同藥物反應具有差異性，實驗難點在于對心率下降時間及下降幅度的控制。

普萘洛爾為β受體阻滯劑，可阻滯腺苷酸環(huán)化酶(adenylate cyclase，AC)激活，改變Ca2+通道開放概率，從而減慢心率[18]。Hong等[19]持續(xù)7 d給予大鼠口服普萘洛爾7.5 mg/kg以誘發(fā)竇性心動過緩，心電圖檢測顯示普萘洛爾可顯著降低大鼠心率，效果穩(wěn)定。

乙酰膽堿作用于心臟M2受體，降低竇房結自律性，從而引發(fā)心律失常。Agarwal等[20]將微量乙酰膽堿(2～20 pmol)注入大鼠疑核，出現(xiàn)劑量依賴式的心率減慢，同時血壓未受到影響，表明在疑核介導的迷走神經(jīng)對心率的控制中乙酰膽堿具有一定作用。王迪生等[21]對大鼠連續(xù)7 d靜脈注射乙酰膽堿15 mg/kg，成功復制出心動過緩大鼠模型。

維拉帕米為L-CAV阻滯劑，可直接抑制竇房結、房室結等慢反應細胞，減慢房室傳導速度，延長房室結有效不應期，干擾心肌細胞興奮-收縮偶聯(lián)，抑制心肌收縮，大劑量維拉帕米可引起AVB、竇性心動過緩[22]。王雪梅等[23]于大鼠尾靜脈注射維拉帕米(5 mg/kg)，2 min后再次靜脈注射同等劑量維拉帕米，結果顯示數(shù)分鐘內(nèi)即可誘發(fā)AVB，但藥物作用效果并不持久，停藥后多可恢復，且構建模型過程中大鼠死亡率較高。馬賢德等[24]用10%水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠后，經(jīng)舌下靜脈注射維拉帕米(5 mg/kg)，復制出心電圖標準導聯(lián)Ⅱ顯示為心動過緩和房室阻滯的大鼠模型。

2.3 化學消融法誘發(fā)動物模型

化學消融法是采用無水乙醇、甲醛溶液等對竇房結、房室交界區(qū)進行外敷或注射，使局部組織壞死損傷，引起心律失常，對設備要求不高，針對性強，但易引發(fā)并發(fā)癥。Zhang等[25]通過頸內(nèi)靜脈注射10%氫氧化鈉(1.5～2.0 mL)，成功建立SSS大鼠模型。張志輝[26]對30只日本大耳白兔進行戊巴比妥鈉耳緣靜脈全麻，手術開胸后使用棉簽蘸取20%甲醛溶液對竇房結進行濕敷，濕敷過程中大耳白兔出現(xiàn)不同程度的竇性心律不齊、頻發(fā)房性早搏、竇性心動過緩等心律失常表現(xiàn)，節(jié)律穩(wěn)定后12只大耳白兔表現(xiàn)為竇性心動過緩。化學消融法需對實驗動物進行手術以暴露心臟，實際操作對技術及實驗條件要求較高，術后往往出現(xiàn)較多并發(fā)癥，且消融后出現(xiàn)持續(xù)性房室阻滯，需要植入電子起搏器進行維護，難度及成本較高。

2.4 射頻消融法誘發(fā)動物模型

射頻消融法是利用電極導管的超高頻熱效應使局部組織受損引發(fā)蛋白質(zhì)變性和血液凝固，導致其電生理活動消失，從而阻斷竇房結功能。這種方法操作較簡單，不需要對實驗動物進行損傷較大的手術，通過電極導管進入體內(nèi)對特定位置進行射頻消融，所以并發(fā)癥較少。王曉瑩等[12]在X線引導下，將射頻消融儀電極頭經(jīng)股動脈逆行至His束點電位進行射頻消融，成功建立房室阻滯大鼠模型。

2.5 機械刺激誘發(fā)動物模型

機械刺激誘發(fā)法構建模型穩(wěn)定性差，難以保證成功率。目前廣泛應用冠狀動脈結扎法復制心律失常模型。Zhang等[25]對大鼠竇房結區(qū)域進行結扎，心電圖監(jiān)測顯示，模型動物心率較手術前下降30%～50%，反復出現(xiàn)竇性停搏及竇房傳導阻滯，成功復制缺血再灌注BA模型；莊儒麟等[27]基于機體手術后強烈應激反應誘發(fā)BA發(fā)生的原理，提出應用探查腹腔暴露腸道法建立BA動物模型，模型大鼠心率減慢比達10%以上。

2.6 電刺激動物模型

電刺激法應用電刺激動物的迷走神經(jīng)，通過刺激增加乙酰膽堿的釋放，從而減慢心率。電刺激誘發(fā)動物模型難度相對較低，易于控制，重復性好，具有一定的可逆性。但由于動物內(nèi)臟結構差異性較大，難以準確定位，初級研究者難以掌控，失敗率高。實驗中常應用電極片刺激動物迷走神經(jīng)建立BA模型，將電極片植入動物皮下，根據(jù)動物種類及體型的不同對電刺激的相關參數(shù)予以調(diào)整，同時監(jiān)測動物心電圖改變，應用這種方法建立模型操作難度低，可控性較強。張志輝[26]在化學消融基礎上，刺激家兔迷走神經(jīng)，提高造模成功率，同時避免傳統(tǒng)射頻消融后電子起搏器的植入，簡化操作步驟，減少經(jīng)費支出。

3 小結與展望

研究者們在不斷研究與探索中，逐漸更新與豐富BA動物模型建模方法，現(xiàn)有的動物模型往往由單一的致病因素引發(fā)，臨床表現(xiàn)局限于某一方面，不能全面體現(xiàn)出BA的發(fā)病機制及臨床表現(xiàn)的復雜性，并不能完全滿足擬臨床特征的實驗研究需要。相信隨著科技的發(fā)展，研究者們能夠不斷完善研究方法及評價體系，發(fā)現(xiàn)更適合人類心律失常研究的動物模型。