慢性心力衰竭兔心室結構重構對心電生理功能產生的影響及意義

安曉霞 賀梅年 何秀英

(1.青海省第五人民醫院功能科，西寧 810000)(2.青海市第五人民醫院健康管理科，西寧 810000)

慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)是各種心臟病的終末階段[1]。Johnson等[2]報道，CHF發生后，心室壁負荷加重，刺激交感神經異常激活，導致異常增長的腎素、血管緊張素及醛固酮體液因子超出自身調節能力。隨著疾病的進展，引起心肌組織纖維化改變，進而誘發彌漫性壞死、心室興奮-收縮偶聯喪失、心腔增大和發生心室結構重組。以上癥狀導致心臟功能下降，心臟供血不足，阻礙心室動作電位傳遞，心室肌細胞電不均一性，跨室壁離散度增加進而引起折返性室性心律失常(ventricular arrhythmias，VA)。因此，CHF誘導的心室肌結構重組導致心室收縮舒張功能降低是VA發生的基礎[3-4]。只是，相關結構重構的特征以及其心電生理功能異常尚未完全明晰。本研究通過異丙腎上腺素(isoproterenol，ISO)誘導新西蘭兔CHF模型，對心電生理功能指標進行觀察。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1動物模型制備與分組：普通級雄性新西蘭兔32只，體質量1 500～2 000 g，購自武漢大學醫學部實驗動物中心，實驗動物生產許可證號：SYXK(鄂)2019-0004。

1.1.2儀器與試劑：病理圖像數字分析系統(NIH Image 1.6)；透射電子掃描顯微鏡(H-600)；超薄切片機(LKB-V，Bromma)；超聲檢測儀(Pundit Lab)；16導電生理記錄儀(PowerLab)；電生理記錄和分析模塊(BIOPAC)；心臟刺激儀器(EPS320)；異丙腎上腺素(ISO)、戊巴比妥鈉、肝素鈉、醋酸雙氧鈾等試劑分別購自Sigma和北京化學試劑研究所有限責任公司，均為分析純。

1.2 方法

1.2.1造模及分組：32只新西蘭兔飼養于實驗動物中心(SPF級動物室)1～2周后，隨機分為對照組(n=15)和CHF組(n=17)。CHF組造模方法及成功標準參考張飛飛等[5]，采用經兔耳靜脈注射一次ISO，劑量是：0.3 mg/kg，連續注射21 d，制備CHF模型，最終造模成功15只。超聲檢查顯示，室間隔及心室側壁均出現不同程度運動減弱、心腔擴大和射血分數顯著下降；心電圖提示心率減慢、PR和QT間期均延長、ST段下移等改變，提示心衰模型成功。對照組給予相同劑量的0.9%生理鹽水(手術時3只實驗兔死亡，余12只納入本研究)。經上述處理后，繼續飼喂24周，溫度控制在25～27 ℃，相對濕度40%～70%，換氣次數12次/h，明暗照明周期為12 h/12 h，并自由進食及飲水。

1.2.2超聲心電圖檢查實驗兔心功能變化：以3%戊巴比妥鈉溶液(60 mg/kg)腹腔注射麻醉，隨后將兩組實驗兔背臥固定于實驗動物臺上，溫控電熱毯將動物的體溫維持在37 ℃，備皮及剃除胸前長毛并消毒，行二維超聲及M型超聲檢查。對實驗動物的檢查均由同一位影像科技師操作，采用將超聲探頭貼于兔胸壁處，圖像深度3.0～5.0 cm，探頭頻率7.5 MHz。觀察心功能主要指標：左心室射血分數(LVEF)、主動脈最大流速(Avmax)、左心室舒張末期內徑(LVEDd)、左心室收縮末期內徑(LVESD)、左室短軸縮短率 (LVFS)和室間隔厚度(IVST)，左心室舒張末期容積(LVEDV)和左心室收縮末期容積(LVESV)。取5個心動周期的平均值。

1.2.3心電圖監測實驗兔電生理變化：兩組實驗兔經超聲心電圖檢查完后，剃除四肢毛，待安靜后用16導電生理記錄儀記錄0.5 h模擬條件下的肢體Ⅱ導聯心電圖，信號采樣率：1 kHz，連續記錄時間：2 h，使用Chart 7.0 軟件對圖像資料進行分析，測量和分析ECG-Ⅱ連續10個P-QRS波群，取各主要參數平均值比較。觀察主要參數：心率(HR)、PR 間期、QT間期及ST段。

1.2.4實驗兔心電活動離散度和VA誘發：3% 戊巴比妥(300 mg/kg)麻醉成功后開胸，完全暴露心臟，剪開心包膜，將接觸式雙電極(鉑金)放置于靠近心尖的左心室前壁位置，記錄心室的單相動作電位。采用程序化電刺激法檢測不同BCL的心室有效不應期(ERP)。采用刺激雙電極(鉑金)置于右心室心外膜，刺激心臟起搏，刺激方波：2 ms，刺激強度：兩倍舒張閾值，按8∶1的S1S2程控刺激法觀察BCL，BCL時的 S1S2分別為150 ms和200 ms，S1S2偶聯間期分別從各自的BCL開始，以5 ms步長反掃遞減，直到S2無法誘發心室刺激，該時刻的S1S2偶聯間期為心室ERP(ERP150和ERP200)。將心電信號存于計算機中，用自帶的分析軟件進行測量和分析。觀察指標包括BCL為150 ms和200 ms的ERP150和ERP200及其ERP離散度(dERP)，即dERP150和dERP200。測定ERP后，采用短陣快速刺激法，刺激波寬為2 ms，BCL從150 ms開始誘發VA，用自帶的軟件分析誘發VA的BCL和誘發率。

1.3 統計學處理

2 結果

2.1 心臟超聲心動圖檢測主要指標變化

與對照組相比，CHF組兔的LVEF、LVFS及Avmax顯著下降，LVEDd和LVESD明顯延長，IVST變薄，LVEDV和LVESV明顯增大，P<0.01。見表1所列。

表1 心臟超聲心動圖檢測主要指標變化

2.2 心電圖檢測主要參數比較

與對照組相比， CHF組HR明顯減慢，PR間期和QT間期顯著延長，ST段明顯下移，差異極顯著(P<0.01)，見表2所列。

表2 心電圖檢測主要參數比較

2.3 心室肌組織ERP和VA誘發相關指標調查

與對照組相比，CHF組實驗兔ERP150和ERP200顯著延長(P<0.01)，且dERP150和dERP200顯著增大(P<0.01)，誘發VA的BCL明顯延長(P<0.01)，VA誘發率明顯高于對照組(P<0.01)，見表3所列。

表3 心室肌組織ERP和VA誘發相關指標比較

3 討論

CHF是由多種原因引起的心肌排血量下降的一種病理狀態[6]，主要后果是誘發心臟和血液循環系統中兒茶酚胺類物質大量釋放，心率增快及血壓升高，心力衰竭加重，最終引起心功能失代償[7-8]。本研究通過對新西蘭兔長期大劑量注射ISO進行CHF模型制備，運用無創超聲心動圖方法檢測發現CHF兔LVEDd和LVESD均明顯延長，LVEF與LVFS顯著降低，IVST變薄，LVEDV和LVESD均顯著增大，Avmax顯著下降。通過超聲心動圖對實驗動物的心功能進行評價是CHF病理生理研究的基礎，本研究顯示CHF兔的心室腔顯著增大、室壁變薄、心臟泵血能力降低，進而出現顯著的心衰傾向[9-10]。

CHF兔心室嚴重擴張，LVEF降低誘發心臟收縮功能下降，心臟泵血功能減弱，最終必然會出現心臟電生理重構[11-12]。結果提示CHF兔出現嚴重心率減慢，PR和QT間期顯著延長，ST段抬高明顯，預示CHF兔的心室在完全擴大后，其心電沖動傳導時間延長，電重構形成，最終發生心臟代償性改變[13]。從檢測到的CHF兔心室動作電位上也出現了電重構表現，主要為動作電位幅度下降，自動除極放緩，舒張速率水平下降，復極化過程中各時間段均明顯延長，上述這些異常說明CHF導致了動作電位恢復減慢，心臟傳導心電沖動和做功能力下降。雖然動作電位時間(APD)延長，為回血及輸血提供時間，然而由于動作電位最大上升速度下降，短暫的心搏輸出量無法維持心臟的正常功能，而是為VA中碎波發生和傳遞提供了時間和途徑，增加了異位搏動占主導地位的機會，導致折返性VA發生率上升[14]。因此，CHF心臟被誘發VA所需BCL明顯延長，誘發率明顯加大，表明在動作電位傳導很慢的CHF兔心臟，在低強度的刺激下就能夠誘導VA的發生，甚至危及生命。

綜上所述，CHF兔心室結構發生明顯重構，心室電生理異常改變，二者相互作用，使折返性VA誘發率增加。