低强度颈动脉压力感受器刺激对异丙肾上腺素诱发室性心律失常的影响

廖凯，李起栋，方石虎，张历，余锂镭，江洪

(1中国人民解放军第一七一医院，江西九江332000;2武汉大学人民医院)

室性心律失常(VAs)是临床发病率和致死率较高的疾病，自主神经系统在VAs发生、维持和终止过程中发挥重要作用。交感神经兴奋性增加可促进VAs的发生，迷走神经活性增加可降低VAs的发生［1］。因此，用药物或非药物手段调节自主神经活性可以减少致死性VAs的易感性［2］。近50年来，基础和临床研究表明，颈动脉压力感受器刺激在治疗高血压和心力衰竭方面前景光明。颈动脉压力感受器兴奋后交感神经活性减少，迷走神经活性增加［3］。但颈动脉压力感受器兴奋通常引起血压、心率明显改变，这些改变均有一定的诱发心律失常的作用。低强度颈动脉压力感受器刺激(LL-CBS)是以能引起血压降低约10%的最低电压为阈电压，选择80%阈电压强度进行颈动脉窦刺激。本研究通过静脉注射异丙肾上腺素模拟急性交感神经兴奋作用，探讨LL-CBS对于交感神经兴奋诱导的VAs的影响。

1 材料与方法

1.1 动物 健康成年杂种犬20只［SYXK(鄂)2013-0011］，体质量15～20 kg，由武汉大学人民医院实验动物中心提供。

1.2 动物处理 将犬随机分为对照组(n=10)和LL-CBS组(n=10)，两组均给予静脉注射苯巴比妥钠30 mg/kg麻醉，实验过程中严密观察实验犬生命体征和生理反射，最大程度减少动物的痛苦，并适时补充苯巴比妥钠，以维持麻醉状态。气管插管，建立人工气道，连接大动物呼吸机(MAO01746，Harvard Apparatus，USA)给予持续正压通气，严格固定各种连接管，防止漏气。分离股动、静脉，置入鞘管，动脉接压力换能器监测血压，静脉给予生理盐水补充术中损失的体液。细针固定皮肤电极，持续监测体表肢体导联心电图。X线指引下(OEC 9800，GE公司，美国)将两根四极电极(Supreme，圣犹达公司，美国)分别送至右心室心尖部和右心耳以记录右心室和右心房腔内电图，并发放右心室电刺激。所有心电信号和血压信号在多导电生理仪系统(Lead 2000，锦江电子公司，中国)上记录和分析。犬身体下方置一电热板用于维持整个实验过程中体温在(36.5±1.5)℃。两组均暴露并分离左颈总动脉与颈内动脉分叉处。用自制Ag-AgCl刺激电极环绕颈动脉窦，尾端连接脉冲发生器(SEN-7103，光电公司，日本)，刺激3～4次后观察血压、心率在3～5 min后明显下降时为最佳刺激位置。LL-CBS组所用脉冲发生器参数设置为:频率50 Hz、脉宽0.5 ms［4］;以能引起血压降低约10%的最低电压为阈电压，选择80%阈电压强度，于VAs诱发前60 min开始LL-CBS直至实验结束。对照组根据前述方法，分离颈动脉窦，并确定位置，固定刺激电极，给予假性LL-CBS直至实验结束。

LL-CBS组及对照组颈动脉窦刺激电压值分别为(2.0 ±0.7)、(1.7 ±0.6)V，P ＞0.05;实验过程中两组阈电压均无明显改变。

1.3 相关指标观察 ①血压、心率:检测两组在基线状态、刺激1 h和注射异丙肾上腺素即刻血压、心率。②心室有效不应期(ERP):两组分别测量基线时和刺激1 h后右心室ERP。采用S1S2程序刺激测定右心室ERP，程序刺激电压为2倍起搏阈值。S1S1的起搏周长为300 ms，每8个S1发放1次S2刺激。S1S2配对间期由250 ms开始以10 ms步长递减，到达心室不应期后从上一配对间期以2 ms步长递减，直至到达心室不应期。不能夺获心室肌的最长S1S2配对间期定义为心室ERP［5］。③ VAs事件相关指标:心室ERP测量结束后，保持颈动脉窦刺激，静置半小时，静脉注射异丙肾上腺素，诱发3个VAs事件。具体方法:1 mg(2 mL)异丙肾上腺素溶于5%葡萄糖溶液(48 mL)中，静脉输入异丙肾上腺素0.6 mg/(kg·min)［6］，5 min 诱发 3 个 VAs(1个VAs事件)，每两个VAs事件之间间隔30 min以上。如果单纯异丙肾上腺素诱发VAs失败，给予静脉注射异丙肾上腺素+心室程序刺激再次诱发VAs事件。程序刺激以S1S2当时诱发，S1S1刺激长度为240～280 ms，S2以10 ms逐步递减直至VAs诱发成功或出现心室不应期。如未诱发出VAs，则在不应期的基础上加30 ms，以S1S2S3重复递减刺激，直至VAs诱发或出现心室不应期。如异丙肾上腺素+程序刺激仍未诱发出VAs事件，则定义为VAs诱发失败，该动物不参与最后的数据统计。VAs事件采用Lambeth标准进行分类:a.单发室性早搏:单发的室性期前收缩，包括二联律、三联律等;b.室性连发:由2～3个连续的室性早搏组成;c.室性心动过速(简称室速):由≥4个室性早搏组成。分别记录3个VAs事件过程中VAs发生次数，即异丙肾上腺素联合程序刺激即刻至以后15 min内室性异位搏动的个数(5 min静脉异丙肾上腺素诱发，10 min恢复期);记录首个室性早搏出现的时间，室性早搏次数，室性心动过速(简称室速)次数及持续时间。

1.4 统计学方法 采用GraphPad Prism5.0统计软件。计量资料采用±s或M(P75，P25)表示，比较采用two-way ANOVA检验或Mann-Whitney U检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各时间点血压、心率 两组在基线状态、刺激1 h和注射异丙肾上腺素后即刻血压、心率均无明显差异(P均＞0.05)。见表1。

表1 两组各时间点血压、心率比较(±s)

组别 n 收缩压(mmHg)舒张压(mmHg)心率(次/min)LL-CBS组10基线 129±13 98±11 147±16刺激1 h 131±15 103±11 139±21注射异丙肾上腺素后 154±16 116±13 177±19对照组 10基线 135±14 103±12 144±18刺激1 h 128±13 97±10 141±19注射异丙肾上腺素后149±15 111±14 182±20

2.2 心室ERP LL-CBS组、对照组基线时心室ERP分别为(165±5)、(168±8)ms(P ＞0.05)，刺激1 h时分别为(181±7)、(162±7)ms(P ＜0.05)。

2.3 VAs事件相关指标 对照组1只、LL-CBS组2只动物VAs诱发失败。LL-CBS组第一个VAs事件Vas发生次数为27(47，7)次，对照组为44(61，20)次;第二个VAs事件出现VAs分别为22(40，5)、51(80，23)次，P ＜0.05;第三个 VAs事件出现 VAs分别为26(43，4)、53(73，18)次，P ＜ 0.05。在 3 个VAs事件过程中，LL-CBS组总室性早搏次数、室速次数均少于对照组(P均 ＜0.05)，见表2;LL-CBS组首次室性早搏出现的时间为刺激后341(512，224)s，对照组为 215(327，90)s，P ＜0.05。

表2 两组室性早搏、室速次数及室速持续时间比较［M(P75，P25)］

3 讨论

自主神经系统中交感神经与迷走神经之间的相互作用比较复杂。迷走神经对交感神经无论是在节前还是节后均具有拮抗作用。这种作用可产生变时效应，并影响心室功能、细胞内钙离子流和心脏电生理。Shen等［7］用植入性记录仪连续记录狗活动时的自主神经活性，观察到慢性左侧颈部迷走神经刺激可引起左侧星状神经节活性明显下降。交感神经对心脏电生理的影响与心脏功能相关。在正常心脏，交感神经刺激缩短心室ERP，减少跨膜复极离散度。相反，在病理状态，如心力衰竭［8］或长QT综合征［9］，交感神经刺激是一潜在的致心律失常因素，可能与提高复极离散度或产生后除极有关。迷走神经刺激则延长心室动作电位和ERP［10］。

交感神经活性增加和(或)迷走神经活性减弱可导致VAs，而迷走神经活性增加和(或)交感神经活性减弱则具有抑制VAs的作用［1］。此外，自主神经调节可引起抗炎、抗调亡作用和缝隙连接蛋白43水平变化，可能也参与抗心律失常作用［11，12］。因此，调节自主神经活性已经成为治疗VAs的一个重要方法。本研究介绍的颈动脉压力感受器是位于颈动脉窦上的机械性感受器，能感知血管壁的牵拉［11］，其激活后降低全身交感神经活性，增加迷走神经活性。常见的VAs诱发机制包括触发活性、异常的自律性增高以及微折返［12］。电生理研究表明，交感剌激可缩短心室ERP，增加回复曲线的最大复极斜率，促进电交替发生，降低室颤阈值;迷走神经刺激可延长心室肌ERP，降低回复曲线的最大斜率，抑制电交替发生［10］。本研究以静脉注射异丙肾上腺素模拟急性交感兴奋作用引起VAs。

颈动脉压力感受器刺激可引起血压下降，因此主要应用于高血压的临床研究。而血压和心率的变化都参与心律失常的发生、发展。本研究引入了LL-CBS，该刺激以能引起血压降低约10%的最低电压为阈电压，选择80%阈电压强度进行低强度的颈动脉窦刺激。研究中比较刺激前后血压、心率水平，未发现明显变化。说明LL-CBS具有抑制异丙肾上腺素诱导的VAs作用，该作用独立于血压、心率。

临床上VAs大多与交感神经过度激活有关，包括非器质性心脏病。LL-CBS通过生理的方法，调节自主神经功能，无需心脏起搏、消融和神经损伤。而且颈动脉窦压力感受器刺激已经应用于高血压和心力衰竭的临床实验中，目前仍未见明显不良反应，技术成熟、可行。仅需对刺激能量、方式进行调整就可以转化治疗VAs。另外，各种心脏病最终发展为心力衰竭，包括高血压、冠心病［15］，因此，LL-CBS可能使冠心病、高血压合并心力衰竭的患者更多获益。

本研究以静脉注射异丙肾上腺素模拟急性交感兴奋作用引起VAs，结果显示LL-CBS刺激1 h明显延长心室ERP，抑制异丙肾上腺素诱导的VAs发生，延迟首个室性异位搏动出现的时间。说明LLCBS使心室复极和心肌传导异质性得到改善，心肌细胞自律性下降，不易产生后除极，增加心肌电生理稳定性，产生抗心律失常作用。但是，VAs的产生机制和原因众多，本研究仅评价了LL-CBS对不伴器质性心脏病时异丙肾上腺素诱导的VAs的影响，LL-CBS对伴有器质性心脏病和特发性心律失常的作用仍不确定，仍需进一步研究。此外，本研究仅停留于LL-CBS抑制异丙肾上腺素诱发VAs这一现象，对其分子水平的机制仍有待进一步探讨。

［1］Zipes DP，Rubart M.Neural modulation of cardiac arrhythmias and sudden cardiac death［J］.Heart Rhythm，2006，3(1):108-113.

［2］Zipes DP.Heart-brain interactions in cardiac arrhythmias:role of the autonomic nervous system［J］.Cleve Clin J Med，2008，75(Suppl 2):S94-96.

［3］Heusser K，Tank J，Engeli S，et al.Carotid baroreceptor stimulation，sympathetic activity，baroreflex function，and blood pressure in hypertensive patients［J］.Hypertension，2010，55(3):619-626.

［4］Sabbah HN，Gupta RC，Imai M，et al.Chronic electrical stimulation of the carotid sinus baroreflex improves left ventricular function and promotes reversal of ventricular remodeling in dogs with advanced heart failure［J］.Circ Heart Fail，2011，4(1):65-70.

［5］He B，Lu Z，He W，et al.Effects of ganglionated plexi ablation on ventricular electrophysiological properties in normal hearts and after acute myocardial ischemia［J］.Int J Cardiol，2012，168(1):86-93.

［6］Otani N，Matsuda R，Oda K，et al.Protective effect of K201 on isoproterenol-induced and ischemic-reperfusion-induced ventricular arrhythmias in the rat:comparison with diltiazem［J］.J Cardiovasc Pharmacol Ther，2013，18(2):184-190.

［7］Shen MJ，Shinohara T，Park HW，et al.Continuous low-level vagus nerve stimulation reduces stellate ganglion nerve activity and paroxysmal atrial tachyarrhythmias in ambulatory canines［J］.Circulation，2011，123(20):2204-2212.

［8］Lukas A，Antzelevitch C.Differences in the electrophysiological response of canine ventricular epicardium and endocardium to ischemia.Role of the transient outward current［J］.Circulation，1993，88(6):2903-2915.

［9］Shimizu W，Antzelevitch C.Cellular basis for the ECG features of the LQT1 form of the long-QT syndrome:effects of beta-adrenergic agonists and antagonists and sodium channel blockers on transmural dispersion of repolarization and torsade de pointes［J］.Circulation，1998，98(21):2314-2322.

［10］Ng GA，Brack KE，Patel VH，et al.Autonomic modulation of electrical restitution，alternans and ventricular fibrillation initiation in the isolated heart［J］.Cardiovasc Res，2007，73(4):750-760.

［11］ Calvillo L，Vanoli E，Andreoli E，et al.Vagal stimulation，through its nicotinic action，limits infarct size and the inflammatory response to myocardial ischemia and reperfusion［J］.J Cardiovasc Pharmacol，2011，58(5):500-507.

［12］Ando M，Katare RG，Kakinuma Y，et al.Efferent vagal nerve stimulation protects heart against ischemia-induced arrhythmias by preserving connexin43 protein［J］.Circulation，2005，112(2):164-170.

［13］Biaggioni I，Whetsell WO，Jobe J，et al.Baroreflex failure in a patient with central nervous system lesions involving the nucleus tractus solitarii［J］.Hypertension，1994，23(4):491-495.

［14］Markowitz SM，Lerman BB.Mechanisms of focal ventricular tachycardia in humans［J］.Heart Rhythm，2009，6(8 Suppl):S81-S85.

［15］Tomaselli GF，Zipes DP.What causes sudden death in heart failure?［J］.Circ Res，2004，95(8):754-763.