增龄对房颤犬心房有效不应期的影响

程新春， 张 玲， 周贤惠， 李耀东， 张疆华， 芦颜美， 汤宝鹏

(1新疆医科大学第一附属医院心脏起搏电生理科， 乌鲁木齐 830054； 2新疆维吾尔自治区人民医院老年医学中心， 乌鲁木齐 830011)

心房颤动(简称房颤)是临床工作中最为常见的心律失常之一。2010年全球罹患房颤者已达3 350万[1]。通过对年龄进行分层发现：60岁以上人群如果以每10年为一个基础单位来算，每增加一个基础单位房颤发病率将增加一倍，在60岁以上的老年人群房颤患病率可达6%，80岁以上人群的患病率高达8.8%～15%，中国80岁以上年龄组房颤的患病率为7.5%。70%的房颤患者发病年龄为65～85岁[2]。房颤患病率和发病率随年龄增长而逐渐增高，这种现象为房颤的增龄性改变。增龄是发生房颤的独立危险因素[3]。增龄与房颤之间的关系如此密切，但年龄相关房颤机制尚不清楚，本研究拟建立增龄房颤模型有助于进一步了解年龄相关房颤发生及发展的潜在机制。

1 材料与方法

1.1研究对象24只健康比格犬，体质量12～14 kg，雌雄不限，由新疆医科大学动物实验中心提供[SCXK(新)2010-0001]。比格犬的年龄确定主要依据比格犬生长记录及观察犬的牙齿、皮毛、肌肉及骨骼发育情况等综合评定，最终年龄由3位新疆医科大学第一附属医院动物实验中心的兽医进行确定。所有比格犬造模前均进行健康体检：兽医进行精神状况、躯体健康状况评估；体表心电图检测明确基础心脏节律为窦性心律；心脏超声检查排除扩张型心肌病、心脏瓣膜病、心力衰竭等器质性心脏病。实验实施推进过程严格按照美国国立研究机构设立的实验动物使用和护理指南进行。将不同年龄组实验动物进一步随机分为4组：(1)老龄房颤组(n=6)：犬龄8～10岁，植入起搏器，持续左心耳起搏8 w，构建慢性房颤模型；(2)成年房颤组(n=6)：犬龄1～2岁，植入起搏器，持续左心耳起搏8 w，构建慢性房颤模型；(3)老龄窦律组(n=6)：犬龄8～10岁，植入起搏器，不起搏。(4)成年窦律组(n=6)：犬龄1～2岁，植入起搏器，不起搏。

1.2房颤模型的确立起搏器持续起搏8 w后，麻醉、建立静脉通路、气管插管、呼吸机辅助通气、心电监护、多导电生理仪实时记录心电变化情况。穿刺股动脉成功后注入3～5 mL稀释后的肝素，通过LEAD-7000 电生理仪实时观察电极是否置于左房。关闭起搏器后如房颤自行出现提示自发房颤，则记录房颤持续时间。如无自发性房颤，在左房通过期前程序刺激和高频刺激进行诱发：给予100 ms 的S1S1 程序刺激，设定刺激电压为2倍的舒张期阈值，连续刺激30 s。若心电记录中出现心房波无序活动的“f”波，且此种波形可持续10 s 之上，则认为房颤诱发成功。

1.3检测指标(1)心房有效不应期(AERP)：是指提前触发的电刺激并未能引起心房任何反应时的最长联律间期。操作方法：采用心脏程序性期前刺激法(S1S2)分别测量基础刺激间期(basic pacing cycle length，BCLs)为400 ms(BCL400)、350 ms(BCL350)、300 ms(BCL300)、250 ms(BCL250)的左房有效不应期，调整起搏脉冲电压为2倍舒张阈值，刺激脉宽为0.5 ms。S1S2呈8︰1，按5 ms递减扫描，到不应期后再延长10 ms，之后再精确递减2 ms，直至心房不能夺获的最长间期定义为心房不应期(AERP)。重复相同3次S2皆不应时记录为AERPl。(2)AERP频率自适应性：以不同频率刺激为基础周长最终测得的不应期变化情况。AERP 频率自适应性的测量以|ERP慢频率-ERP快频率|/100 ms 作为AERP 频率自适应性判断指标。频率慢时测的不应期长，而快时则不应期缩短，最长与最短的AERP差值代表自适应性。差值越大提示局部的自适应性越差，反之越好。AERP 频率自适应性表现为AERP 随起搏周长的缩短而缩短，反之则判断为AERP 频率自适应性不良。(3)房颤持续时间：关闭起搏器后如房颤自行出现提示自发房颤，则记录房颤持续时间。如无自发性房颤，在左房通过期前程序刺激和高频刺激进行诱发。导管操作过程中由于操作过程中的导管刺激所诱发的房颤将被视为无效，不予以记录。

2 结果

2.1一般资料实验动物的平均体质量为(12±2.3) kg，起搏8 w后的体质量为(11.4±2.9) kg。基础心率为(107±16)次/min，起搏8 w后心率为(134 ±38)次/min(P<0.001)。在快速起搏期间，平均心率为(133±54)次/min，与基础心率相比，差异有统计学意义(P=0.02)。在LAA起搏之后，少数动物尤其是成年房颤组，起搏后出现呼吸困难的症状并在1～2 w内消失。

2.2不同基础周长刺激下各年龄组的左心房有效不应期的比较成年房颤组较成年窦律组AERP呈缩短趋势，除400 ms周长外，随着S1刺激周长的缩短，AERP缩短越发明显(P<0.05)；老龄房颤组较老龄窦律组左房的AERP逐渐延长，差异均有统计学意义(P<0.05)；不同基础S1起搏时老龄房颤组AERP均较成年房颤组延长(P<0.05)， 见表1。

表1 不同基础周长刺激下各年龄组的左心房有效不应期比较

注：与成年窦律组相比，*P<0.05； 与成年房颤组相比，#P<0.05； 与老龄窦律组相比，△P<0.05。

2.3各年龄组不同频率起搏时AERP的频率自适应性比较成年房颤组与成年窦律组相较S1周长越短，AERP差值缩短越明显(P<0.05)；老龄房颤组在 300 ms、250 ms起搏时左房AERP频率自适应性较成年窦律组、成年房颤组、老龄窦律组差值更加明显(P<0.05)，见表2。

表2 各年龄组不同频率起搏时AERP的频率自适应性比较

注：与成年窦律组相比，*P<0.05；与成年房颤组相比，#P<0.05； 与老龄窦律组相比，△P<0.05。

2.4各年龄组诱发房颤持续时间的变化本实验通过在相同的部位，以相同的条件所诱发出房颤持续的总时间来反映房颤负荷的变化。房颤持续时间在老龄房颤组明显增加，而成年房颤组及老龄窦律组房颤持续时间也较成年窦律组持续时间长(P<0.05)。反映了房颤负荷随增龄而出现增加的变化趋势(图1)。

图1 各年龄组诱发房颤持续时间的变化

注： 与成年窦律组相比，*P<0.05；与成年房颤组相比，#P<0.05；与老龄窦律组相比，△P<0.05。

3 讨论

国内外有关房颤临床特征的研究分析发现，房颤与增龄关系密切。近1/4的40岁以上的成年人会有发生房颤的风险[4]。随着我国人口老龄化日趋严重，预测未来20～30年房颤的患病人数将会增加2～3倍。基于房颤与增龄之间存在密切关系，探讨增龄性房颤的发病机制，寻找有效的治疗靶点具有重要的科学意义。

房颤是多种机制共同作用的结果，涉及电重塑、结构重塑、离子通道重塑及血流动力学重塑等多个方面。目前“多发小波”假说和 “主导环”概念一直以来都是房颤机制的主导理论。综合起来心肌组织中有效不应期及传导速度构成折返环的关键因素，其中无论是临床亦或实验研究均证实随着年龄的增长心房传导速度呈现减慢趋势[5]，并且这一因素在房颤的发生及维持中起到关键作用。提示老年房颤具有独特的病理生理学基础，可能不具可比性。

作为折返环的另一关键因素—有效不应期(ERP)在年龄相关的疾病模型中的表现却存在不同报道[6]。对40名7个月～16岁儿童心房和房室结ERP比较发现，在较短的基础刺激下ERP在儿童中比成人短[7]。而进一步对比成年及老年房颤患者的心房电生理改变，结果发现ERP随着增龄逐渐出现延长趋势[8-9]。在一些人体研究中报道有效不应期并不会随年龄发生变化[10]。动物模型中，Li等[11]发现尽管给予更长的基础波长刺激但ERP没有变化，而在更短的基础波长刺激下出现ERP增加趋势，但这些研究是在单个右房部位和/或在1个周期内完成的，因此存在研究结果受限。目前文献甚少在同一研究中对比成年房颤及老年房颤与非房颤个体AERP的变化。本研究结果显示增龄性房颤及成年房颤 AERP对S1刺激出现相反变化。其病理生理基础可能为：(1)随着年龄增加，心房结构出现改变[12]。缝隙连接蛋白分布局限于细胞末端，导致横向细胞耦联减少，而纵向因脂肪细胞的浸润使得间质间隙进一步扩大，进而导致解耦联过程出现不均质电活动增加[9, 13]。(2)增龄可能导致钙稳态失调和房性心律失常的发生，其原因可能与增龄影响体内心肌细胞的钠钙平衡，主要表现为老龄化相关性持续性钾电流增加以及L型Ca离子通道内流减少可能导致心房中有效不应期发生改变[8, 14]。

老年房颤中AERP延长对于持续性房颤的发展至关重要。由于心房有效不应期延长，房颤持续时间也显著增加，提示房性心律失常患者心房传导异常的重要性[13]，心房中电活动改变可以提供折返发生的基质和房颤维持的基础。而AERP频率自适应性在增龄性房颤时表现出明显的自适应性不良，提示增龄可能伴随房颤的易感性和持续性增加[15-16]。本研究进一步通过房颤持续时间来反映房颤负荷，结果显示其与AERP频率自适应性相一致。

心脏衰老是一个复杂的过程，具有自身心脏功能特点。老年AERP延长、AERP频率自适应性不良以在高频电刺激时更为明显，可能是增龄相关性房颤患者出现房颤的基质之一。增龄性房颤从电重塑角度具有自身特点，提示在探讨房颤机制过程中需结合年龄因素有针对性地进行深入分析。