24小时快速起搏右心房对兔心房单向动作电位的影响

孙娟，侯月梅，张玲

(1.新疆医科大学第一附属医院心律失常研究室，乌鲁木齐 830054; 2.新疆医科大学第一附属医院心脏中心，乌鲁木齐 830054)

研究报告

24小时快速起搏右心房对兔心房单向动作电位的影响

孙娟1，侯月梅2，张玲1

(1.新疆医科大学第一附属医院心律失常研究室，乌鲁木齐 830054; 2.新疆医科大学第一附属医院心脏中心，乌鲁木齐 830054)

目的应用心内电生理技术研究心房快速起搏(RAP)对兔心房单向动作电位(MAP)的影响。方法成年新西兰兔20只随机分为二组:假手术组、模型组各10只。经颈内静脉将电极置入右心房。以600次/分行RAP，同时分析在0、4、8、12和24 h的单向动作电位时程(MAPD)。结果假手术组在实验的时间段内右房游离壁MAP复极90%时程(MAPD90)无明显差别。RAP 8 h，起搏组右房游离壁MAPD90较P0有明显缩短，从起搏前(112.50±9.57)ms至起搏8 h分别缩短到(51.25±4.79)ms，分别缩短了61.25 ms。结论房颤(AF)时心房MAPD90缩短。MAP技术可安全地用于研究AF时的电重构(ER)，能提供准确的电生理改变的信息。

房颤;心房快速起搏;单向动作电位;电重构

心房颤动(atrial fibrillation，AF)是一种临床常见的心律失常，在人群中总的发病率为1%，并随着年龄增长而升高，在超过75岁者达10%［1，2］。快速心房起搏(rapid atrial pacing，RAP)引起的电生理变化和人类AF及其他动物AF模型的电生理改变一致［3］，因而RAP模型很适合被应用于研究AF的发生和相关电生理、分子生物学等机制。RAP对在体心脏心肌动作电位时程的影响国内外少见报道。心肌动作电位较有效不应期更能精确反映心房肌的电生理特性。有数个研究单向动作电位(monophasic action potential，MAP)的报道，记录了反映邻近细胞群除极和复极过程的MAP，证明MAP可以逼真的反映跨膜动作电位时程的形态和时程变化［4］。因此本研究应用单相动作电位记录技术研究RAP对心肌电生理的影响，对阐明AF变化的机理具有重要价值。

1 材料和方法

1.1 动物

成年新西兰兔20只，体质量2.5～3 kg，雌雄不拘，由新疆医科大学动物实验中心提供［医动字第16－003号］，动物质量属于一级标准。实验设计及实施均经过新疆医科大学第一附属医院动物伦理委员会的审核批准。实验动物随机分为2组，假手术组10只，模型组10只。

1.2 材料

手术器械:备皮刀、止血钳、组织剪、开胸器、电生理材料包括穿刺针、6F动脉鞘管、4极电极(电极间距2 mm，Cordis Webster公司)。HELLER Cardio－2000电生理仪(德国);DF－3A型心脏电生理刺激仪(苏州中国东方电子仪器厂，中国);LEAD－2000电生理仪(四川锦江电子科技，中国)。

1.3 模型制作方法

用3%戊巴比妥钠30 mg/kg经兔耳缘静脉注射麻醉后，静脉推注肝素1000 U抗凝。将兔仰位固定于兔台上，气管插管，呼吸机辅助呼吸，调节氧流量4～6 L/min，潮气量为10 m L/kg，呼吸压力0～2 kPa。将手术台尾部抬高30°，颈部正中切口，分离右侧颈内静脉并切开，近头端结扎。应用LEAD－2000电生理仪(四川锦江电子科技)在心内电图和体表心电图监测下置入一根4F两极电极(电极间距2 mm)至右心房做记录电极。以心内电生理图出现高大A波小V波为理想记录图，固定电极导管。采用连续单刺激模式进行24 h RAP，起搏频率600次/分，脉宽0.5 ms，强度4 V。假手术组仅植入起搏电极，不行高位快速右心房起搏刺激。AF定义为心房无序的电活动，心电图表现为P波消失，代之以大小不等间隔不均，形态不一的f波，频率450～600次/分，RR间期不等，持续10 s以上。记录起搏诱发AF后的心电图及心内电生理图，起搏时间分别是0 h(P0)、4 h(P4)、8 h(P8)、12 h(P12)和24 h(P24)。

1.4 右心房M AP的测量

将起搏电极送入心房内垂直接触高位右房，然后给导管轻轻加压，此时心电图上出现快速的双向反折，表明探查电极与心内膜接触，继续给导管加压，MAP逐渐增大，达到稳定后记录基础状态下右房满意的MAP(满意的MAP图形基线平稳、振幅5 mV、前后波折＜20%MAP幅度)，见图1～2。MAP复极90%时程(monophasic action potential duration 90%，MAPD90):连续记录右房游离壁的MAP图，MAP信号的放大和滤波均由LEAD－2000电生理仪处理，并储存于硬盘中。MAPD90的测量为在窦性心律下，纸速100 mm/s，放大倍数为5～10 mV，测量3个心搏的MAPD90，取平均值。

Ⅱ:体表导联;HRA:高右房图1兔右心房心内电生理图Ⅱ:Ⅱ－lead electrocardiogram;HRA:high right atriumFig.1 Intra－cardiac electrophysiology in the right atrium of rabbit

图2 兔心内电生理记录的RAP致AF图形(600次/分)Fig.2 Atrial fibrillation graphic measured with intracardiac electrophysiological technique in rapid atrial pacing rabbit(600 bpm)

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 模型制作完成情况

模型组9只兔完成模型制作，一只死于电极位置放置过深，电极尖端穿透心房游离壁心脏破裂而死，其余兔均在实验时间完成实验检查。

2.2 心内电生理记录M AP图形

心内电生理图形显示，对应于体表Ⅱ导联的心房波出现高大A波小V波，确定电极完全进入右心房，如图1。采用连续单刺激模式进行24 h RAP，心内电生理记录的AF图形如图2所示。刺激电极一端向心房施压，另一端连接MAP插孔，变换电生理仪的测量指标为MAP，记录MAP图形(图3)。从快速起搏后MAP形态上来看，主要是平台期的缩短或消失和振幅降低。

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

2.3 两组不同时间右房游离壁M APD90的变化

假手术组在实验的时间段内右房游离壁MAPD90无明显差别(P＞0.05)。RAP 8 h，起搏组右房游离壁MAPD90较P0有明显缩短，从起搏前(112.50±9.57)ms至起搏8 h分别缩短到(51.25 ±4.79)ms，分别缩短了61.25 ms(P＜0.05)。见表1，图4。

表1 三组不同时间右房游离壁MAPD90的变化(±s，ms，n=10)Tab.1 Changes of right atrial free wall MAPD90at different times in the three experiment groups

表1 三组不同时间右房游离壁MAPD90的变化(±s，ms，n=10)Tab.1 Changes of right atrial free wall MAPD90at different times in the three experiment groups

注:与P0相比，*P＜0.05。

组别Group P0P4P8P12P24假手术组(Sham operated group)114.00±8.22 113.00±7.58 113.00±9.08 110.00±7.64 108.25±8.37模型组(Model group)112.50±9.57 118.75±11.09 51.25±4.79*98.30±13.93 102.27±7.93

图4 两组MAPD90在不同时间点的变化Fig.4 Changes of MAPD90at different times in two experiment groups

3 讨论

AF本身引起的并发症严重威胁人类健康。尽管对AF的病理生理研究已经非常广泛，但对AF的发生机制仍然存在诸多的问题亟待解决，导致了目前AF的各种治疗方案都存在不同程度的局限性。心房电重构是AF发生和维持的关键环节，故准确检测心房电重构电生理参数的变化对研究AF发生机制具有重要意义。大量实验证实，与临床AF接近，AF诱发率高，制作简单可靠的动物模型是RAP模型。本实验利用兔建立RAP模型，结果证实此模型能模拟AF发生早期的电生理改变，稳定可靠，重复性好。

目前MAP记录技术己被视为反映心肌复极的最佳手段，它能精确显示局部心肌细胞动作电位的整个复极时程，在形态和时程上能精确反映完整搏动心脏心肌的除极和复极时程。将这一技术用于研究心房电重构，国内外少见报道。MAP可用于完整搏动心脏上，尤其重要的是能够从患者心脏上记录到。MAP技术架起了基础与临床电生理之间的桥梁，能够精确显示局部心肌细胞动作电位的整个复极时相，并能提供准确的局部激动情况。

近年来，学者们随着对AF的发生机制日益关注，MAP记录技术在AF研究中的应用颇受瞩目。1997年，Franz用MAP记录技术研究复律后的慢性AF、房扑患者，发现AF使MAPD90明显缩短，而且心房有效不应期(Atrial effective refraction period，AERP)和MAPD90缩短的程度相似，MAPD缩短是AF引起不应期改变的原因。Kamalvand［5］研究了慢性AF患者心房肌MAPD的变化，证实MAPD在AF发生后明显缩短。Velden等［6］研究发现，慢性AF时RAA心房肌细胞的MAPD明显缩短，而且还发生了频率自适应性的下降，表现为MAPD不因心房率的减慢而延长。可以看出，AF的持续对心房肌细胞MAPD的影响与对心房肌有效不应期的影响平行。1998年Lubinski等［7］研究发现RAP同样可使器质性心脏病患者的心房发生电重构，心房有效不应期和MAPD90缩短。2000年，Manios［8］用MAP记录技术研究了慢性AF电复律后MAPD90与AF复发的关系，记录了5个起搏周长(350、400、450、500、600 ms)的右房MAPD90，发现慢性AF引起AERP和MAPD90缩短以及MAPD频率自适应下降，而且AERP和MAPD90在复律患者恢复窦性心律24 h后亦恢复正常，电复律后AF复发者的MAPD90频率自适应在短周长时下降显著。其他许多动物实验研究也都发现快速心房刺激或AF均引致心房电重构，包括MAPD、心房有效不应期缩短，心房传导速度(conduction velocity，CV)减慢，从而使波长缩短，在心房形成多个功能性的折返环，促进了AF的发生和发展。这些研究表明AF的发生与短MAPD及短波长密切相关。Watanabe［9］对射频手术的患者进行心房起搏(CL140～160 ms)30 min，起搏前后测量在周长600、500、400、300及250 ms时的MAPD90。结果发现MAPD90在起搏前后各个周长上均无差别。而频率依赖性(频率依赖性变异=MAPD90在CL为600 ms时的值－MAPD90在CL为300 ms时的值)变异显著下降。Bode等［10］则发现可以用动作电位时程来估算不应期，有效不应期与MAPD70的相关系数为0.97。

本研究结果显示，单相动作电位形态发生改变:假手术组MAP上升支陡峭，动作电位各时相易于分辨，等电位线明显。24 h停起搏后，模型组MAP顶部较平坦，动作电位平台期缩短或消失，振幅下降。AF时MAP心房搏动周长显著缩短，绝对不规则; MAP图形各异，除极变慢，振幅不一;复极相在复极达到不同水平即被随后而来的除极提早终止;连续的MAP彼此之间舒张间期消失;心房MAP显示局部除极在局部组织刚刚脱离绝对不应期时即开始发生。

本实验结果显示，MAPD发生改变:假手术组在实验的时间段内右房游离壁MAPD90无明显差别。RAP 8 h，起搏组右房游离壁MAPD90较P0缩短了61.25 ms。我们推论，RAP 8 h后，MAPD和AERP同时变化，缩短趋势呈平行关系。12 h后，MAPD缩短趋势降低，频率适应性消失。因MAP标测能直接观察在体心肌局部电活动，可精确测量局部传导时间、动作电位时程、复极时间等参数［11］。

本研究结果表明兔RAP 24 h后MAP的形态发生显著的改变，主要是平台期的缩短或消失，形态改变的另一个特征是振幅降低。进一步分析表明，快速起搏兔右房MAPD90较假手术组显著下降。MAP技术可安全地用于研究AF时的电重构，较有效不应期能提供更准确的电生理改变的信息。

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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

国家自然科学基金资助项目(30560050)。

孙娟(1979－)，女，汉族，在读博士，从事临床心脏电生理研究。

侯月梅(1959－)，女，汉族，主任医师，教授，临床心血管内科博士后，从事临床心电生理研究。E－mail:youmei_hou@hotmail. com.