脊髓神经低强度刺激对心房神经节丛功能的影响

阳 康，黄 兵，廖 凯，萨仁高娃，王松云，赵劲波，江 洪

（1.武汉大学人民医院心内科，湖北 武汉 430060；2.恩施自治州中心医院心血管内科，湖北 恩施 445000）

·论 著·

脊髓神经低强度刺激对心房神经节丛功能的影响

阳 康1，黄 兵1，廖 凯1，萨仁高娃1，王松云1，赵劲波2，江 洪1

（1.武汉大学人民医院心内科，湖北 武汉 430060；2.恩施自治州中心医院心血管内科，湖北 恩施 445000）

目的 探讨脊髓神经低强度刺激(LL-SCS)对心房神经节丛(GP)功能的影响。方法 13只成年杂种犬随机分为两组：实验组7只，对T1～2)节段脊髓神经予以高频刺激并以引起肌肉震颤的最低电压强度为刺激阈值，使用90%的阈值强度进行LL-SCS刺激并持续6 h；对照组6只，在T1～2节段附近寻找一处体表皮肤予以同样6 h低强度刺激。分别在基础状态、3 h和6 h末测定递增电压刺激右前GP（ARGP）引起的心率变化。将刺激电压与心率变化的百分比分别作为横坐标和纵坐标绘制出ARGP的心率-电压反应曲线。结果 对照组ARGP的心率-电压反应曲线没有显著性改变；实验组ARGP的心率-电压反应曲线逐渐被钝化，而且相同电压引起的心率降低的百分比显著性逐渐降低。结论 LL-SCS可以明显抑制ARGP的功能。

心血管病学；脊髓神经刺激；心房神经节丛；自主神经系统

心房颤动(简称房颤)是临床最常见的快速性心律失常。房颤发生的机制十分复杂，目前认为，心脏自主神经系统，尤其是心房自主神经节丛(GP)在房颤的触发和维持中有重要影响。最近Scott等[1]发现脊髓神经刺激(Spinal cord stimulation，SCS)可以明显延长心房有效不应期，并且可以降低通过心房快速起搏诱发的房颤的发生和诱发率，并推测脊髓神经刺激(SCS)抑制房颤的机制可能与调控心脏自主神经活性有关。Amour[2-3]做了大量关于SCS在心脏中作用的研究，并提出了心脏神经系统等级学说，该学说认为位于上游的脊髓神经可以调控下游的心脏神经活性。因此，笔者推测SCS对房颤抑制作用的机制是抑制了位于下游的GP功能。本文旨在探讨在T1～2节段脊髓神经低强度刺激(LL-SCS)对右前GP(ARGP)功能的影响。

1 材料与方法

1.1 实验分组及处理 健康成年杂种犬13只，体重14～22 kg，均为雄性，由武汉大学人民医院动物中心提供。实验动物随机分为实验组(7只)和对照组(6只)。戊巴比妥钠30 mg/kg前肢静脉麻醉，以后每小时追加2 mg/kg维持麻醉状态。气管插管接小动物呼吸机，分离一次股静脉置入6F鞘管建立静脉通道，持续股静脉滴注生理盐水补液。室温控制在25℃～30℃，整个实验过程中，犬下方放置电热板以维持正常体温。持续记录体表心电图(LEAD2000)。经左侧第4肋间开胸，剪开心包，暴露心脏。犬取左侧卧位，触摸到犬T1～2节段处，在X线的辅助下，用脊穿刺针在T1～2节段穿入硬膜外区，然后引入刺激导线，刺激导线的另一段连接Grass神经刺激仪(美敦力，型号S88)行高频电刺激(HFS，刺激频率为50 Hz，刺激脉宽为0.2 ms)。能引起肌肉震颤的最低刺激电压为阈电压。依据文献使用90%的阈电压进行LL-SCS刺激[4]。LL-SCS进行6 h，每1 h末再次测定阈电压，进而调整下一个小时的刺激电压，以保证“低强度”刺激。实验组给予6 h LL-SCS。对照组在T1～2附近寻找一处体表皮肤予以同样6 h低强度刺激，其余处理和实验组一样。

1.2 ARGP功能状态的检测 将直径0.1 mm的自制银金属丝插入ARGP，连接刺激仪(Grass，美敦力，S88)行电压递增式HFS(100 Hz，0.1 ms)。以10 V电压开始刺激，每次刺激10 s，间隔30 s后开始下一次刺激。刺激以5 V电压递增，直至35 V电压。刺激ARGP可以引起心率(HR)逐渐递减(图1)。以刺激电压为横坐标，最大HR变化(HR降低的最大百分比)为纵坐标绘出HR-电压反应曲线。这一曲线可以代表ARGP的功能状态。通过HFS寻找到ARGP的HR-电压反应曲线最灵敏的部位，固定自制银金属丝。分别在基础状态，LL-SCS 3 h和6 h末测定不同强度电压刺激ARGP引起的HR变化情况，绘制出HR-电压反应曲线。

图1 ARGP的解剖位置及刺激ARGP前后变化

2 结果

2.1 LL-SCS对最大HR改变的平均值影响 在相同电压强度下实验组6 h LL-SCS较SCS刺激前HR降低幅度的百分比显著性逐渐降低，且在一定时间范围内(6 h内)随着时间延长这种抑制效果更加明显，见表1。

表1 LL-SCS在不同电压强度下所测的最大HR改变的平均值的影响（±s，%)

表1 LL-SCS在不同电压强度下所测的最大HR改变的平均值的影响（±s，%)

2.2 LL-SCS对ARGP功能的影响 经6 h LL-SCS后，对照组ARGP的HR-电压反应曲线没有明显变化，而实验组的HR-电压反应曲线逐渐被钝化，见图2。

图2 LL-SCS对ARGP功能的影响

3 讨论

SCS是在影像学指导下将刺激电极植入相应脊髓节段的硬膜外区，以脉冲电流刺激脊髓神经从而治疗疾病的方法。早在20世纪70年代，SCS就被用于治疗慢性疼痛。近十年来，多项研究关注了SCS对心脏的影响，并一致认为T1～5节段SCS可以调控心脏自主神经活性从而对部分心血管疾病有利[4-6]。

Niu等[7]研究发现神经节(Ganglionated plexus，GP)消融后可以使乙酰胆碱诱发的房颤持续时间明显缩短，提示GP可能是房颤的维持机制之一。Lu等[8]研究表明GP高频率剌激(HFS)可引起心房有效不应期缩短、房顫诱发窗口升高及房颤阈值的降低，消融GP可以阻断这种心房急性电重构，提示这种急性电重构可能与GP的高反应有关。Schauerte等[9]对心房副交感神经成分进行消融后房颤不再被诱发，临床研究亦证实了GP消融可以提高肺静脉电隔离治疗房颤的成功率[10]。这些研究共同提示，GP在房颤的发生和维持过程中起着重要作用。因此，我们推测SCS对房颤的抑制作用可能与调控了GP的活性有关。在本研究中，我们发现6 h急性SCS可以显著钝化ARGP的生理功能曲线，即显著抑制了ARGP的功能，这与我们的推测相符。本研究中没有测量其他GP(如右下GP、左上GP和左下GP等)的功能变化，这是本研究的局限之处，但这些位于心房表面的脂肪垫之间实际上是相互联系相互影响的，因此我们推测SCS同样可以抑制其他GP的活性。

位于心外膜的GP在多种心血管疾病的发生和发展中均起着重要作用。除了房颤外，也有研究发现ARGP在不适当窦性心动过速(IST)的动物模型中具有关键作用[11-12]。以往都是通过射频消融GP来干预这些疾病状态，本研究发现通过SCS可以显著抑制ARGP的活性，因此在今后可以进一步研究这种非破坏性治疗手段的干预效果，而且通过神经调控的治疗策略相对也更具有临床应用价值。

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Effect of low level spinal cord stimulation on the function of atrial ganglinated plexi.

YANG Kang1,HUANG Bing1,LIAO Kai1,SA Rengaowa1,WANG Song-yun1,ZHAO Jing-bo2,JIANG Hong1.1.Department of Cardiology,Renmin Hospitial of Wuhan University,Wuhan 430060,Hubei,CHINA;2.Department of Cardiology,Central Hospital of Enshi Autonomous Prefecture,Enshi 445000,Hubei,CHINA

Objective To investigate the effects of low-level T1～2spinal cord stimulation(SCS)on the function of atrial ganglinated plexi.Methods Thirteen adult dogs were randomly divided into two groups.In the experimental group(n=7),the dogs were given 90%high frequency stimulation at the minimum voltage which can cause muscle tremors for six hours on the T1～2spinal cord.In the control group(n=7),the dogs were given the same stimulation on the skin which was near to T1～2spinal cord.The heart rate(HR)changes induced by the voltages stimulation of ARGP at baseline 3 h and 6 h were measured.Then the voltage response curves which represented the function status of ARGP were made in which the abscissa denoted the stimulating voltages and the ordinate denoted the maximal HR changes.Results In the control group,there was no distinct change on the HR-Voltage curve of ARGP.While in the experimental group,the HR-Voltage of ARGP was gradually passivated,and the maximal HR changes decreased by the same voltages.Conclusion LL-SCS can inhibit the function ofARGP.

Cardiology;Spinal cord stimulation;Ganglinated plex;Autonomic nerves system

R-332

A

1003—6350（2014）18—2653—03

2014-04-14)

国家自然科学基金（编号：81270339）；国家自然科学基金（编号：81170195）；国家自然科学基金(项目编号：81300812)；湖北省自然科学基金（编号：2013CFB302）；武汉市科技攻关项目（编号：2013060602010271）；武汉大学青年教师自主科研项目(编号：2042012121087)；武汉大学2012年博士研究生自主科研项目（编号：2012302020206）

江 洪。E-mail：jianghong58@gmail.com