多柔比星诱导的心衰大鼠迷走神经的功能性改变

胥晓丽，曾菊绒，徐天娇，魏　明，李新华，侯　进

(西安医学院基础医学部药理学与毒理学教研室　西安医学院基础医学研究所,陕西 西安　710021)

多柔比星诱导的心衰大鼠迷走神经的功能性改变

胥晓丽，曾菊绒，徐天娇，魏明，李新华，侯进

(西安医学院基础医学部药理学与毒理学教研室西安医学院基础医学研究所,陕西 西安710021)

摘要：目的探讨心衰大鼠迷走神经对心脏调节功能的变化以及电刺激迷走神经对心脏舒缩功能的影响。方法将大鼠分为对照组、心衰模型组及迷走神经刺激组，对照组10只，每只给予生理盐水1 mL，心衰模型组及迷走神经刺激组共30只给予多柔比星腹腔注射2.5 mg·kg-1，每周1次，共6次。给药结束后行血流动力学检测、压力反射敏感性检测及迷走神经刺激(刺激频率：2.0 Hz，波宽：1.0 ms，刺激幅度：3 V，持续时间：240 min)。结果与对照组相比，心衰组大鼠压力反射敏感性明显下降(n=10,3.29±0.47 vs 1.90±0.24,P<0.05)。迷走神经刺激后，与心衰模型组大鼠比较，其左室舒张末压(LVEDP)明显降低(P<0.01),而左室舒张期压力最大下降速率(-dP/dtmax)、左室等容收缩期压力最大上升速率(+dP/dtmax)、左室内压峰值(LVSP)均明显升高(均P<0.01)。结论多柔比星诱导的心衰大鼠迷走神经张力下降，电刺激迷走神经可明显改善心衰大鼠心脏的舒缩功能。迷走神经刺激有望成为治疗心力衰竭的有效方法之一。

关键词：多柔比星；迷走神经；心力衰竭；大鼠,Sprague-Dawley

慢性心力衰竭是多种心血管疾病发展到终末期的常见症状之一，也是心衰致死的最常见原因[1]。随着基础和临床研究的不断深入，已经有越来越多的证据表明，自主神经功能失调尤其迷走神经的抑制是影响心衰发生发展以及预后的重要因素。我们的前期研究结果发现多柔比星诱导的慢性心衰大鼠的胆碱能神经密度降低，进一步提示心衰进程中不仅有心室重构和电重构，还存在自主神经重构[2]。因此，本实验在前期形态学研究工作的基础上，进一步从功能学层面研究心衰时迷走神经的功能变化以及电刺激迷走神经改善迷走神经活性后对心功能的影响，为阐明心衰自主神经重构提供新的实验依据，也为心衰的治疗提供新的思路。

1材料和方法

1.1实验动物、心衰模型构建及分组成年健康SD大鼠180～200 g，雌雄不拘，由西安交通大学医学院实验动物中心提供，实验动物许可证号：SCXK(陕)2012-003。采用随机数字表将大鼠分为：(1)正常对照组(n=10)，每只腹腔注射生理盐水1 mL，连续6周；(2)多柔比星干预心衰模型组及迷走神经刺激组(n=30)，将盐酸多柔比星粉针剂溶于生理盐水，2.5 mg·kg-1腹腔注射，每周一次，连续6周，累计剂量15 mg·kg-1。迷走神经刺激组在心衰模型复制成功后，行迷走神经刺激。所有大鼠实验前均适应性饲养1周，自由饮水进食，组间动物的体质量差异无统计学意义。

每次给多柔比星前先称重并据此调整大鼠给药量。最后一次给药24 h后，进行血流动力学检测、迷走神经刺激、股动脉及股静脉插管及压力感受敏感性(Baroreflex sensitivity，BRS)的评价。

1.2主要试剂和仪器多导生理信号采集与处理系统(PowerLab),压力换能器均购自澳大利亚ADInstruments公司。刺激电极来自西安生物器材厂。盐酸多柔比星粉针剂购自浙江海正药业股份有限公司(批准文号：H33021980)，盐酸去氧肾上腺素注射液由上海禾丰制药有限公司生产。

1.3血流动力学检测大鼠20%乌拉坦(0.5 mL·100 g-1)腹腔注射麻醉后，仰卧固定于手术台上，取颈部正中纵向切口，钝性分离右侧颈总动脉1.5 cm并穿线备用，结扎动脉远心端，用动脉夹夹住其近心端。在动脉壁上剪一斜口，将连有压力换能器的充满肝素的动脉插管插入动脉直至左心室腔内，可见动脉压力曲线变为左室压力曲线。稳定10 min后，用多导生理信号采集与处理系统记录左室舒张末期压(LVEDP)用以评价左室舒张功能，记录左室收缩内压(LVSP)及左室内压最大变化速率(±dP/dtmax)用以评价左心室收缩功能，分别记录10 min，取均值做统计分析。

1.4心血管压力感受敏感性检测确定心衰模型复制成功后，分别将两组大鼠麻醉后仰卧固定于手术台上，连接标Ⅱ导联心电图，行股动脉插管并连接压力换能器以测量大鼠血压，股静脉插管用以静脉给药。先测定用药前基础血压，连续3次，取均值。心电图连续记录10个心动周期，平均后得“升压前基础R-R间期”。脉冲式静注盐酸去氧肾上腺素(5 μg·kg-1)，连续测压，取其最高值。监测ECG，血压升至峰值时连续记录最长的10个心动周期，取均值后得“升压后最长 R-R间期”。BRS(ms/mmHg)=(升压后最长R-R间期-升压前基础R-R间期)/(最高血压-基础血压 )。

1.5迷走神经刺激确定心衰模型复制成功后，大鼠用20%乌拉坦麻醉后仰卧固定于手术台上，颈部腹侧正中纵向切开皮肤，轻柔分离双侧迷走神经及右侧颈总动脉，行动脉插管直至左室内，股静脉注射阿托品1 mg·kg-1。随后切断颈部双侧迷走神经，刺激右侧迷走神经的近心端，刺激参数如下：刺激频率：2.0 Hz，波宽：1.0 ms，刺激幅度：3 V，持续时间：240 min。记录刺激前后左室舒张末期压(LVEDP)、左室收缩内压(LVSP)及左室内压最大变化速率(±dP/dtmax)，评价迷走神经刺激对心衰大鼠心脏舒缩功能的影响。

2结果

2.1动物的一般状况及尸检结果正常对照组大鼠整个实验阶段一般状况良好,未出现死亡现象，存活率100%。多柔比星干预造模的大鼠共30只，随着多柔比星给药累积剂量的增加，一般状况逐步变差，从实验第二周开始出现不同程度蜷卧，摄食量减少，毛发发黄甚至出现脱毛现象，体质量增长缓慢，不增及负增长。第三周开始至给药结束，每周都有动物死亡，累计死亡9只，存活21只，累计生存率为70%(图1)。

尸检发现对照组大鼠无腹水，无肝肿大，肝缘正常，而多柔比星心衰模型组大鼠有腹水，肝叶黏连，肝缘圆钝，肝明显肿大。

图1　各组大鼠的生存曲线

2.2迷走神经刺激前血流动力学检测结果多柔比星心衰模型组大鼠与对照组相比，其左室舒张末压(LVEDP)明显升高(P<0.01),而左室等容收缩期压力最大上升速率(+dP/dtmax)、左室舒张期压力最大下降速率(-dP/dtmax)，左室内压峰值(LVSP)均明显降低(均P<0.01)，见表1,提示心衰模型组动物心脏舒缩功能均降低。

表1　正常对照组与多柔比星心衰模型组血流动力学指标比较±s

注：两组比较，均P<0.01。

2.3心血管压力反射敏感性(BRS)结果实验结果显示，与对照组相比，多柔比星心衰模型组的压力感受敏感性明显降低(n=10,3.29±0.47vs1.90±0.24,P<0.05)，提示心衰模型组动物自主神经尤其迷走神经活性减退，见图2。

注：两组相比，P<0.05。

图2两组大鼠压力反射敏感性结果(n=10)

2.4迷走神经刺激对心衰大鼠心功能的影响与心衰模型组相比，迷走神经刺激组大鼠左室舒张末压(LVEDP)明显降低(P<0.01),而左室舒张期压力最大下降速率(-dP/dtmax)、左室等容收缩期压力最大上升速率(+dP/dtmax)、左室内压峰值(LVSP)均明显升高(均P<0.01)，见图3，提示虽然心功能并未完全恢复正常，但比心衰模型组动物心脏舒缩功能明显改善。

3讨论

多柔比星属于蒽环类抗生素，临床上广泛用于治疗多种恶性肿瘤。心脏毒性是其主要副作用之一，可表现为不可逆的剂量依赖性心肌病和慢性心力衰竭，故而人们利用此项副作用制备心肌病和心衰模型，该模型有器官选择性高、简单经济、成功率高，死亡率较低等优点，主要适合研究衰竭心脏心肌超微结构的改变、神经内分泌异常及血流动力学变化。所以，本研究用此模型进行实验，实验发现心衰组动物的心脏舒缩功能均降低，提示造模成功，跟文献报道一致[3]。

注：迷走神经刺激组与心衰模型组及正常对照组相比，均P<0.01。

图3迷走神经刺激后血流动力学结果(n=10)

自主神经对心血管正常生理功能及病理状态都具有重要调节作用。近年来大量文献报道自主神经调节功能失衡尤其迷走神经张力下降与心衰的进展和不良预后密切相关，甚至有学者提出低迷走神经张力是独立的心衰死亡的预测指标之一[4]。我们前期形态学研究发现心衰大鼠的心脏胆碱能神经及其主要靶受体-M2受体密度明显下降，以心内膜层心肌更为突出。直接评价迷走神经的活性相对比较困难,本实验通过测定心血管压力反射敏感性(BRS)间接评价迷走神经功能，发现多柔比星诱导的心衰大鼠迷走神经功能明显下降。BRS是通过动脉内血压变化导致反射性窦性心率变化的敏感程度，反映了血压变化时自主神经尤其是迷走神经对心脏的调节能力，是评价心脏迷走神经张力的一个有效指标[5]。

最近， 有文献报道通过冠脉结扎制作大鼠慢性心衰模型，发现心衰组BRS显著低于假手术组[6]。同样，快速右室起搏致犬的充血性心衰模型中，心衰组犬的BRS 和心率变异性显著低于对照组，且 BRS 和心率变异性呈显著正相关[7]。临床试验报道分析慢性心衰患者的心率变异性结果亦明显低于健康人[8]。这些动物及临床试验结果均提示心衰时迷走神经活性降低，与我们的实验结论基本一致。

如何通过提高迷走张力恢复自主神经对心脏调节功能的平衡，改善心衰症状，减轻心肌损伤，从而有效地保护心脏功能近年来备受关注，电刺激是提高迷走神经活性最直接的方法，本实验采用电刺激颈部迷走神经外周端发现可以显著提高心衰大鼠的舒缩功能，类似的结果见于右心室持续快速起搏的犬慢性心衰模型[9]。也有临床试验在32例心衰患者皮下植入装置持续刺激右侧迷走神经并随访1年，发现患者1年生存率明显提高，6 min步行试验及心脏彩超指标如左心室射血分数、左心室收缩期容积明显改善[10]。以上结果表明迷走神经刺激对心衰治疗有良好效果，但不同实验造模方法，选用的动物，患者的基础状况及迷走神经的刺激频率、刺激方式、刺激强度以及持续时间等方面存在很大差异，所以需要更深入的研究来优化迷走神经刺激参数，让迷走神经刺激真正成为安全、方便、微创的治疗方式，为心衰的治疗提供新的思路与选择。

综上所述，本实验研究发现多柔比星诱导的心衰大鼠迷走神经功能下降，电刺激心衰大鼠迷走神经后心功能明显改善。因此，迷走神经刺激有望成为治疗心衰的有效方法之一，但具体细胞分子机制尚需进一步深入探讨。

参考文献

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Changes of vagal function on doxorubicin-induced rat failing heart

XU Xiao-li， ZENG Ju-rong， XU Tian-jiao，et al

(DepartmentofPharmacology&Toxicology;InstituteofBasicMedicalScience，Xi′anMedicalUniversity,Xi′an，Shaanxi710021,China)

Abstract:ObjectiveTo investigate the changes of vagal function on rat failing heart and the effect of vagus nerve stimulation on failing heart function.MethodsAdult SD rats were assigned into three groups.Rats in control group were administered normal saline intraperitoneally 1 mL weekly (n=10).Age-matched rats in CHF group and vagus nerve stimulation group(n=30) were injected with DOX in 2.5 mg·kg-1·week-1over a period of 6 weeks.Then,hemodynamics,baroreflex sensitivity(BRS)were measured and vagus nerve stimulation was performed.ResultsCompared with rats in the normal control group,BRS of rats in DOX group was decreased.Rats in vagus nerve stimulation group had lower LVEDP,higher LVSP,and an elavated +dP/dtmaxand -dP/dtmax(P<0.01) compared with DOX CHF group.ConclusionsThe vagal tension of rat in CHF group was depressed,and vagus nerve stimulation could ameliorate the systolic and diastolic action of doxorubicin-induced rat failing heart.Accordingly,vagus nerve stimulation was a promising new therapeutic approach for heart failure.

Key words:Doxorubicin；Vagus Nerve ；Heart Failure;Rats,Sprague-Dawley

基金项目:陕西省教育厅自然科学研究计划项目(No 14JK1622)

doi:10.3969/j.issn.1009-6469.2016.05.008

(收稿日期：2016-02-24，修回日期：2016-03-10)