双心室绝对不应期电刺激对心力衰竭兔心功能的影响

宁彬 齐晓勇 李英肖 刘惠良 张飞飞 秦晨

慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)是多种心血管疾病的终末状态，发病率高，预后不良，是心内科治疗学上的难题。近年来，CHF的治疗取得了巨大的进展，但随着病情的进展，许多重症CHF患者仍有明显症状，药物治疗反应不佳。人们在倡导药物治疗的同时，也在积极寻求各种非药物治疗方法，其中心脏移植无疑是治疗CHF的最有效方法，但由于供体有限及术后抗排异的高额医疗费用使其应用受限。心肌干细胞移植尚处于基础研究阶段，心脏再同步起搏技术治疗CHF可改善患者的血流动力学和临床症状，但适应范围有限［1］。

心脏收缩调节(cardiac contractility modulation，CCM)作为一种新的机械装置治疗方法进入人们视线，它是在绝对不应期内给予的非兴奋性刺激(nonexcitatory currents，NEC)即绝对不应期电刺激，它不会诱发心肌细胞产生动作电位，但这个刺激可以使心肌细胞的这一次收缩能力得到加强［2］。目前，随着几项CCM治疗CHF的临床试验结果揭晓，通过CCM治疗中、重度CHF已成为近年CHF非药物治疗新的研究热点［3-5］。但在该技术临床推广之前，仍有很多问题需要明确。既往实验和临床研究绝对不应期刺激多采用单心室刺激的方法，双心室刺激是否较单心室刺激在改善心功能方面更为有效和安全，本研究对此进行探讨。

1 材料与方法

1.1 实验动物、仪器和方法

选用6月龄新西兰大白兔30只为实验对象，体质量2.5～3.5 kg，雌雄不拘，由河北医科大学动物实验中心提供。Prosound a10彩色多普勒超声诊断仪，日本ALOKA公司。BARD MICROPACE EPS320心脏刺激仪，美国巴德。本实验采用双抗体夹心ABC-ELISA法检测血浆脑利钠肽(BNP)水平。

1.2 实验动物模型的建立

心力衰竭模型建立:3%戊巴比妥钠溶液1 ml/kg麻醉后，于胸骨左缘第2、3、4肋间区打开胸腔，暴露心脏，于升主动脉根部远端1.0 cm处游离升主动脉根部约4～5 mm，测量主动脉周长，环扎缩窄后周长为原周长的60%。模型建立成功标准:心输出量下降30%和(或)左心室舒张末压上升至2.4 kPa(18 mm Hg)以上［6］。实验动物表现为精神不振，呼吸、心率加快，口唇紫绀。

将30只新西兰大白兔随机分为3组:假手术组、左心室刺激组和双心室刺激组各10只，各组间体质量差异无统计学意义(P＞0.05)。假手术组仅给予主动脉环扎缩窄，左心室刺激组在主动脉环扎缩窄同时起搏电极预先缝合于左心室前壁，双心室刺激组主动脉环扎缩窄同时起搏电极预先联合缝合于左心室前壁和右心室前壁，保持裸露导线与心肌组织接触，且与胸壁组织绝缘，直针端通过皮下穿刺固定于颈部，留待CCM电刺激用。术后第12周各组存活并满足心力衰竭模型条件的大白兔:假手术组7只，左心室刺激组8只，双心室刺激组8只。对上述23只心力衰竭兔进行后续实验。

1.3 心脏绝对不应期电刺激

主动脉环扎缩窄术后第13周对左心室刺激组和双心室刺激组进行心脏绝对不应期电刺激，方法:暴露颈部电极直针端，窦性心律下，通过心电的R波触发刺激仪发放CCM刺激(2 ms，7 V，R波感知后延迟30 ms发放)，每天刺激6 h，连续刺激7 d。

1.4 观测指标

于电刺激前后采用无创心脏超声检查，在M-型图像上，用Teichholz测定左心室收缩末内径(LVESD)、左心室舒张末内径(LVEDD)、左心室缩短率(LVFS)、室间隔厚度(IVS)、左心室后壁厚度(LVPW)和左心室射血分数(LVEF);将脉冲多普勒取样容积置于舒张期二尖瓣叶尖之间，测量二尖瓣舒张早期血流峰值(E)、舒张晚期血流峰值(A)，并计算E/A比值;以上各测量值均取连续3次测量的平均值。通过双抗体夹心ABC-ELISA法血液学检查，测定CCM刺激前及刺激7 d后血浆BNP水平，并于电刺激期间及前后记录动态心电图的变化。在完成上述指标测定后，处死动物，取出心脏，测定心脏质量，计算心脏质量指数(心脏质量与体质量比值)。

1.5 统计学方法

2 结果

2.1 实验动物一般情况

处死新西兰大白兔后称心脏质量，左心室刺激组和双心室刺激组的心脏质量［(5.23±0.56)g和(4.41 ± 0.36)g］和心脏质量指数［(1.41 ±0.27)g/kg和(1.18 ± 0.17)g/kg］均低于假手术组［(6.72 ± 0.82)g 和 (1.82 ± 0.25)g/kg，均 为P＜0.05］，以双心室刺激组更明显。

2.2 CCM电刺激对兔心功能的影响

术后12周进行CCM电刺激前，各组心功能指标差异无统计学意义(P＞0.05);术后13周CCM电刺激后，与假手术组相比，左心室刺激组和双心室刺激组的LVESD、LVEDD明显下降，以双心室刺激组下降更明显(P＜0.05);而 LVEF、LVFS明显升高，以双心室刺激组更明显(P＜0.05);IVS、IVPW、E峰、A峰和E/A比值各组间差异无统计学意义(P ＞0.05)，见表 1。

2.3 CCM电刺激对血浆BNP水平的影响

CCM电刺激前3组血浆BNP水平差异无统计学意义(P＞0.05);CCM电刺激后双心室刺激组的血浆BNP水平下降最明显［(41.3±13.4)ng/ml比(70.9 ± 12.8)ng/ml，P=0.036］，其次是左心室刺激 组 ［(52.9 ± 13.7)ng/ml 比 (61.34±13.47)ng/ml，P=0.085］，而假手术组术后 12 周和13周血浆BNP水平差异无统计学意义。

2.4 CCM电刺激对心电学的影响

24 h动态心电图监测显示，左心室刺激组和双心室刺激组发放CCM信号时与关闭信号时相比心率均无显著变化［(208.4 ±33.9)次/min比(211.7±39.2)次/min，P=0.873;(214.2 ± 41.8)次/min比(220.2 ± 48.3)次/min，P=0.617］，而与假手术组相比，前两组未见室性心律失常的发生增加。

表1 CCM电刺激对兔心功能的影响()

表1 CCM电刺激对兔心功能的影响()

注:与假手术组及术后12周比较，aP＜0.05;与左心室刺激组比较，bP＜0.05

组别 兔(只) LVEDD(mm) LVESD(mm) EF(%) FS(%) IVS(mm)假手术组7术后12 周 14.49 ±0.72 11.71 ±0.57 37.14 ±3.13 19.00 ±2.21 2.05 ±0.30术后13 周 14.32 ±0.71 11.76 ±0.49 37.00 ±3.10 17.90 ±1.69 2.08 ±0.27左心室刺激组 8术后12 周 14.36 ±0.83 11.66 ±0.62 38.12 ±3.87 19.26 ±2.54 2.06 ±0.34术后13 周 13.54 ±0.53a 10.26 ±0.49a 46.50 ±4.31a 24.21 ±2.94a 2.01 ±0.32双心室刺激组 8术后12 周 14.25 ±0.78 11.52 ±0.72 37.67 ±4.12 19.85 ±3.15 2.11 ±0.41术后13 周 12.50 ±0.71ab 8.95 ±0.41ab 55.75 ±4.53ab 28.20 ±2.67ab 2.07 ±0.37组别 兔(只) LVPW(mm) E(cm/s) A(cm/s)E/A假手术组7术后12 周 2.00 ±0.19 69.86 ±6.24 63.29 ±4.50 1.09 ±0.23术后13 周 2.04 ±0.31 71.29 ±6.16 63.43 ±5.26 1.14 ±0.18左心室刺激组 8术后12 周 2.05 ±0.24 73.43 ±5.52 65.21 ±5.12 1.20 ±0.64术后13 周 2.03 ±0.33 73.48 ±5.89 60.17 ±4.86 1.16 ±0.21双心室刺激组 8术后12 周 2.10 ±0.36 72.95 ±5.15 60.11 ±6.58 1.23 ±0.34术后13周2.08 ±0.29 75.14 ±4.60 63.88 ±6.12 1.18 ±0.64

3 讨论

CCM是近年发展起来的一种治疗难治性收缩性心力衰竭的新技术，原理为心肌绝对不应期电刺激不引起心肌兴奋但可提高心肌的收缩力。已有的各项实验结果证明了CCM发挥心脏正性肌力作用的效果［7］。CCM作为一种新的心力衰竭治疗手段，在临床实验中已显现很大的应用前景。但在该技术临床推广之前，包括最佳刺激部位、刺激方式和作用机制等方面仍有很多问题需要明确，本研究对此进行初步探讨。

已有的基础及临床研究显示，CCM对心功能的改善主要源于局部收缩力的增强，在不同部位刺激对心功能的影响是不同的，但在哪些部位进行刺激具有最好的效果各项实验结果也不一致，甚至相互矛盾［8］。本研究单心室刺激组刺激部位为左心室前壁，CCM刺激后其心功能较刺激前明显改善，并且BNP水平较刺激前也有明显下降，后者水平与心力衰竭程度具有正相关性［9］。

CCM增加心肌收缩力的确切机制尚不完全明确，细胞内钙内流增加也许发挥重要作用［10］，动物模型中观察到，在不应期内给予电刺激，发现心肌细胞动作电位时程延长，细胞钙内流增加，细胞收缩力增强。起搏刺激调节心肌收缩性使细胞钙内流增加的途径主要包括:(1)通过L型钙通道;(2)通过钠-钙交换;(3)肌浆网内的钙释放增加。这种调节的结果能使心肌细胞胞浆的游离钙离子浓度持续性增加，进而使心肌细胞的收缩性明显升高。

本研究结果显示，同时在右心室和左心室给予CCM电刺激相比于单心室刺激能进一步改善心脏功能，逆转心室重构，降低血浆BNP水平。上述原因分析如下:CCM是通过局部心肌收缩力增强发挥整体心脏正性肌力作用，双心室CCM多电极刺激可能有更多的细胞内钙内流导致收缩力进一步增高;已有研究表明心室电和机械失同步与心力衰竭关系密切，其不仅增加心力衰竭的发病风险，而且与心力衰竭患者的预后有关。如心脏再同步化治疗是通过改善心力衰竭患者双心室收缩的不同步从而治疗慢性心力衰竭［11］，双心室CCM治疗在发挥增加双心室心肌收缩力协同作用的同时，可能存在具有改善慢性心力衰竭收缩不同步的效果，导致心功能的进一步改善。同时显示，CCM刺激对心率无影响，并且观察24 h动态心电图发现3组兔室性心律失常的发生无明显差异，表明CCM刺激对于治疗慢性心力衰竭是安全的。

总之，本实验结果表明心肌绝对不应期电刺激可提高CHF心肌的收缩力，改善心功能，逆转心室重构，且不增加室性心律失常的发生。双心室绝对不应期电刺激较单心室刺激有更大优势，作为CHF的非药物治疗手段具有较好的应用前景。

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