500及1 000次/分心房电刺激对犬心房肌及肺静脉电生理的影响*

张峰 杨志 雷芾华 程文波 侯月梅

1995年Wiffis用400次/分起搏山羊心房成功制作心房颤动(简称房颤)模型，并依据此提出经典的“房颤致房颤理论”，即心房电重构实际就是自我维持状态[1]。近年来动物模型中大部分以400～1 000次/分快速起搏犬心房[2-6]，但不同频率起搏对房颤电重构的影响有何区别未引起太多关注。笔者通过比较500及1 000次/分心房起搏的房颤诱发率、持续时间、心房及肺静脉有效不应期(ERP)来观察不同高频率起搏对心房肌及肺静脉电生理时间依赖性的影响。

1 材料与方法

1.1实验对象及麻醉 健康成年比格犬14只，体重15～20 kg，随机分为500 bpm组和1 000 bpm组，所有动物均由新疆医科大学实验动物科学研究部提供。术前采用超声心动图排除瓣膜型心脏病及先天性心肌病等器质性心脏病。500bpm组(n=7)，心房起搏500次/分；1 000 bpm组(n=7)，心房起搏1 000次/分。术前12 h禁食，6 h禁饮，氯胺酮(20 mg/kg)基础麻醉，备皮，固定，气管插管呼吸机辅助呼吸，氧流量4～6 L/min，潮气量10 ml/kg，呼吸压力0～2 kPa，3%戊巴比妥钠维持麻醉。连接Lead 7000电生理仪(四川锦江电子科技有限公司)，II导联为监护导联，用于记录和监测体表心电图，监测生命体征。

1.2心脏导管固定和肺静脉导管放置 分离右侧颈外静脉，置入4极电极导管至右房(RA)，记录高右房内心电图。取卧位，分别沿左侧第四肋间开胸，切开心包暴露心脏。将4极电极导管固定左心耳(LAA)心外膜处，2根10极电极分别沿左房(LA)-左上肺静脉(LSPV)、左房-左下肺静脉(LIPV)交接处缝合固定。使用LEAD-7000型心脏电生理仪以高出窦性心率10%～20%的频率起搏，脉宽0.5 ms，测定起搏阈值。各组使用DF-3A型电生理刺激仪心房起搏、2倍阈值的刺激电压刺激LAA进行16 h快速心房起搏并记录心电图。房颤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5 s以上。

1.3房颤诱发率和房颤持续时间测定 分别于基础、刺激后每2 h测量RA、LA、LSPV、LIPV部位的房颤诱发率和房颤持续时间。使用LEAD-7000电生理仪分别在各部位行Burst刺激，刺激周长S1S1为120 ms(500 bpm)，电压为二倍的舒张期阈值，脉宽0.5 ms，各部位重复5次，每次持续30 s。房颤诱发率=诱发房颤成功次数/总诱发次数。刺激终止后房颤持续时间超过10 s为诱发成功，并记录房颤持续时间。

1.4心内电生理测定 ①分别于基础、刺激开始后每2 h末测定RA、LA、LSPV、LIPV部位的ERP：从300/280 ms刺激开始，以-5ms为步长进行反扫，直至不能夺获心房的最长S1S2间期为ERP，测量3次取均值。②有效不应期离散度(dERP)：取各组基础、刺激每2 h后各个部位的ERP最大值减去最小值代表dERP。

1.5统计学分析 实验数据用均数±标准差表示，采用SPSS17.0统计软件进行常规统计，组内不同时间比较采用重复测量的方差分析，组间相应指标采用独立样本t检验，以P<0.05为差异有显著性。

2 结果

2.1两组不同部位心房肌和肺静脉房颤诱发率和房颤持续时间的比较 两组起搏前不同部位刺激的房颤诱发率无差异(P>0.05)。1 000bpm组各部位房颤诱发率高于500bpm组的房颤诱发率，RA在2、4、6、8 h分别增加11.5%，14.3%，17.1%，14.3%(P均<0.05)；LA在2、4、6、8、10、12 h分别增加20.0%，17.2%，25.7%，14.3%，11.4%，11.4%(P均<0.05)；LSPV在2、4、6、8、10h分别增加17.2%，11.4%，14.3%，11.4%，11.4%(P均<0.05)；LIPV在2、4、6、8、10、12 h分别增加11.4%，11.4%，20.0%，11.4%，11.4%，11.4%(P均<0.05)。两组在起搏前不同部位刺激诱发的房颤持续时间无差异(P>0.05)；起搏2 h，除LA外，其余各部位无差异(P>0.05)；起搏后4、6、8、10、12、14、16 h各部位刺激诱发的房颤持续时间，两组均显著延长(P均<0.05)，具体见图1。

500bpm=500次/分快速心房起搏组,1 000bpm=1 000次/分快速心房起搏组。RA=右房，LA=左房，LSPV=左上肺静脉，LIPV=左下肺静脉。#表示两组房颤诱发率具有差异(P<0.05), ＊表示两组房颤持续时间有差异(P<0.05)

图1不同部位心房肌、肺静脉房颤诱发率和房颤持续时间

2.2两组对心房肌和肺静脉的ERP及dERP的比较 起搏前两组各部位ERP无差异(P>0.05)；心房及肺静脉不同部位在起搏后各时间点上，1 000 bpm组均比500 bpm组，ERP均缩短，其中RA在4、6 h；LA在2、4、6、8 h； LSPV在2、4、6 h；LIPV在4、6、8 h有差异(P均<0.05)，具体见图2。1 000 bpm组LA的dERP在2、4 h高于500 bpm组(P<0.05)，具体见图2。

2.3两组体表及心内图 500bpm组心率维持在230～250次/分之间，1 000bpm心率维持在240～260之间。见图3。

*表示500 bpm组和1 000 bpm组间有差异(P<0.05)

1～3分别为500 bpm组体表心电图; 4～6分别为1 000 bpm组体表心电图。LAA=左心耳心内图、LSPV=左上肺静脉心内图

3 讨论

在既往研究中，多数研究中心均采用400～600次/分起搏心房制造房颤动物模型[4]。而近年来，有学者在急性动物实验中用1 200次/分快速起搏心房[5]，同样可完成房颤模型的构建。笔者采用500及1 000 bpm分别快速起搏犬右房后，均能造成犬心房及肺静脉ERP缩短、dERP增加等电生理重塑改变。然而，1 000 bpm心房起搏组房颤诱发率，房颤持续时间比500 bpm组显著增加，提示不同频率心房起搏的电生理重塑效应不同。众所周知，在心肌电静息期给予刺激，可导致心肌电兴奋，而在ERP内给予刺激，并不能引起电活动。由于心房ERP的存在，因此，更高频的刺激并不能导致更快的心房率。在本研究中，500与1 000 bpm心房刺激频率所导致的心房率差距不大，提示1 000 bpm心房刺激相比500 bpm心房刺激引起的心房电重塑差异是由快速心房率之外的效应所导致。

近年来自主神经系统(CANS)的激活在房颤的触发及维持作用逐渐得到认识。CANS由外源性(ECNS)和内源性自主神经(ICNS)共同组成。ICNS是心脏外膜多个神经节丛(GP)和心肌内互相连接的神经和神经元共同组成的神经网络。研究表明高频电刺激心外膜肺静脉神经节丛可以诱发房颤[6-8]，因为ICNS高活性使其中的交感神经元兴奋释放去甲肾上腺素引起Ca2+离子电流的激活导致Ca2+超载,副交感神经元兴奋释放乙酞胆碱可以引起心房肌及肺静脉动作电位的缩短[9-10]。而高频率刺激诱发的房颤可以被阿托品、艾司洛尔或GP消融所抑制，也从反面提示快速心房刺激导致的房颤中，自主神经的活性增强可能参与其机制[11-12]。在本研究中，1 000次心房起搏相比500次心房起搏，实际两组心房率并无明显差异，提示直接快心房率引起的电重塑效应在两组所发挥的作用差别不大。1 000次起搏相比500次起搏，具有更多电刺激落入ERP内，而ERP内的刺激可引起神经活性增加，该效应可能是两组电重塑存在差异的机制。

高频率心房起搏介导动物房颤模型，有人认为是高频电刺激心房直接刺激心房肌诱发房颤，但已有研究提示该类模型也可能是由于心肌电静息期的刺激兴奋心肌电重构，落入ERP内的刺激引起ICNS活性增加，从而与心房电重构、结构重构等共同维持房颤[13-14]。

1 Wijffels MC, Kirchhof CJ, Dorland R,et a1.Atrial fibrillation begets atrial fibrillation :a study in awake chronically instrumented goats [J].Circulation,1995,92:1 954

2 刁鸿英,马长生,刘兴鹏,等.犬慢性快速心房起搏心房颤动模型的建立[J].中国心脏起搏与心电生理杂志,2001,15(2): 98

3 Fareh S, Villemaire C, Nattel S, et a1. Importance of refractoriness heterogeneity in the enhanced vulnerability to atrial fibrillation induction caused by tachycardia-induced atrial electrical remodeling [J]. Circulation, 1998, 98(20): 2 202

4 Shen MJ, Shinohara T, Chen PS, et al. Chronic low-level vagus nerve stimulation reduces stellate ganglion nerve activity and paroxysmal atrial tachyarrhythmias in ambulatory canines[J]. Circulation,2011,123(20): 2 204

5 Yu L, Scherlag BJ, Stavrakis S, et a1. Low-level transcutaneous electrical stimulation of the auricular branch of the vagus nerve : A noninvasive approach to treat the initial phase of atrial fibrillation[J]. Heart Rhythm ,2013 ,10(3):428

6 Zhao QY, Huang H, Zhang SD, et al. Atrial autonomic innervation remodelling and atrial fibrillation inducibility after epicardial ganglionic plexi ablation[J]. Europace, 2010 ,12(6):805

7 Yu L, Scherlag BJ, Li S, et a1. Low-level vagosympathetic nerve stimulation inhibits atrial fibrillation inducibility: direct evidence by neural recordings from intrinsic cardiac ganglia [J] . J Cardiovasc Electrophysiol,2011,22(4):455

8 Sheng X, Seherlag B J, Yu L, et a1. Prevention and reversal of atrial fibrillation inducibility and autonomic remodeling by low-level vagosympathetic nerve stimulation[J]. J Am Coll Cardiol, 2011, 57(5): 563

9 Yue L, Feng J, Gaspo R, et a1.Ionic remodelling underlying action potential changes in a canine model of atrial fibrillation[J]. Circ Res, 1997,81(4):512

10 Nattel S. Atrial electrophysiological remodeling caused by rapid atrial activation: underlying mechanisms and clinical relevance to atrial fibrillation[J]. Cardiovascular Research,1999,42(2):298

11 Scherf D. Studies on auricular tachycardia caused by aconitine administration [J]. Proc Soc Exp Biol Med,1947,64(2):233

12 Schauerte P, Scherlag BJ, Patterson E, et a1. Focal atrial fibrillation : experimental evidence for a pathophysiologic role of the autonomic nervous system [J]. J Cardiovasc Electrophysiol,2001,12(5): 592

13 Lin J，Scherlag BJ, Patterson E, et al. Inducibility of atrial and ventricular arrhythmias along the ligament of marshall：role of autonomic factors [J]. J Cardiovasc Electrophysiol, 2008,19(9): 955

14 Lu Z, Scherlag BJ, Lin J, et al. Atrial fibrillation begets atrial fibrillation：Autonomic mechanism for atrial electrical remodeling induced by short-term rapid atrial pacing[J].Circulation:Arrhythmia Electrophysiol,2008,1(3): 184