缓慢性心律失常动物模型的研究进展

王哲 刘艳飞 王娅 李立志 刘玥

缓慢性心律失常(bradyarrhythmia，BA)是指心率小于60次/min的生理反应或病理状态，包含窦性缓慢性心律失常、房室或室内传导阻滞、逸搏或逸搏心律等由窦房结功能障碍和房室传导障碍引起的多种节律障碍[1]，临床主要表现为由心率减慢、心输出量减少引起的头晕、乏力等症状，严重者可发生晕厥甚至死亡[2]。随着年龄的增长，窦房结组织与周围心肌发生进行性纤维化，可引起心动过缓，故老年人更易发生BA[3]。现代社会人口老龄化逐渐加剧，BA患病率呈现逐年上升的趋势，常通过口服药物和起搏器植入治疗，部分由迷走神经过度兴奋引起的BA可通过射频消融治疗[4-5]。口服药物治疗效果不明显，且存在较多不良反应，起搏器植入需求逐年增加，据统计2017年起搏器植入达76 717台[6]，但存在诸多不足，如术后创伤性、术后伴有并发症、起搏器功能受电池寿命限制等。目前仍需对抗心律失常进行更多深入研究，动物模型是开发新药物及新疗法的重要基础，好的动物模型可以为进一步研究心律失常的发病机制及评价治疗手段的效果等临床研究提供良好的平台。

1 缓慢性心律失常动物模型实验动物的选择

目前临床上可应用大鼠、小鼠、家兔、犬、猪等建立心律失常动物模型。小鼠易于控制，繁殖迅速，与人类具有很高的遗传相似性、生理特性相似，常用于心律失常的研究；大鼠同样具备价格低廉，容易饲养的优点，且心脏活力强，心电图稳定，较常用于建立心律失常动物模型，其中，Sprague-Dawley(SD)和Wistar是2种最常用的大鼠模型[7-8]。近年来，病态窦房结综合征(SSS)模型的建立主要选择家兔为对象，家兔体型较大，窦房结较易进行定位，开胸操作无需使用呼吸机，应用20%甲醛湿敷窦房结所建立的化学药物诱导SSS动物模型的电生理反应表现与该疾病临床电生理反应一致[9]。家兔窦房结位置与人体位置大致相同，正常情况下原发起搏点位于窦房结中心，预计面积仅0.1 mm2，约占整个窦房结组织的0.1%[10-11]，所以实验成功的关键在于窦房结位置的确定及取材是否准确。王晓莹等[12]应用健康雄性杂种犬建立心律失常动物模型，所有犬均在消融后表现为完全性房室阻滞(AVB)。蔡洁玲等[13]对8头实验猪在三维电解剖标测系统指引下进行射频消融，建立心房间传导阻滞模型，术中未发生死亡及并发症。

2 常见缓慢性心律失常的动物模型

2.1 食物诱发动物模型

食物诱发动物模型成功率较高，所建模型接近临床，但造模周期长，稳定性相对较差[14]。血脂异常也是诱发心律失常的一种因素，胆固醇在神经突触的形成中有着重要作用，胆固醇升高可能促进周围神经系统的神经重塑，动作电位持续时间延长，QTc间期延长[15]。潘振伟等[16]使用含10%胆固醇的脂肪乳剂对Wister大鼠持续灌胃15 d，随后进行冠脉结扎建立模型，与单纯冠脉结扎大鼠模型进行比较后发现，高脂饮食组大鼠BA发生率及持续时间明显增加。胥军等[17]通过高脂饮食大鼠模型发现高脂饮食可引起QT间期延长，心房传导速度降低，使右心房动作电位持续时间延长。

2.2 化学诱发动物模型

化学诱发法建立BA模型操作过程较简单，实验条件易于控制，造模所需周期短，所造模型成功率高且较为稳定，但运用化学药物诱导动物模型不能完全排除所用药物的干扰，具有一定的药物不良反应。由于不同动物对药物的敏感性不同，停止药物刺激后心律失常可能消失，对抗心律失常药物药效评价会产生一定影响。常用化学诱导药物有普萘洛尔、乙酰胆碱、维拉帕米等，由于不同动物对不同药物反应具有差异性，实验难点在于对心率下降时间及下降幅度的控制。

普萘洛尔为β受体阻滞剂，可阻滞腺苷酸环化酶(adenylate cyclase，AC)激活，改变Ca2+通道开放概率，从而减慢心率[18]。Hong等[19]持续7 d给予大鼠口服普萘洛尔7.5 mg/kg以诱发窦性心动过缓，心电图检测显示普萘洛尔可显著降低大鼠心率，效果稳定。

乙酰胆碱作用于心脏M2受体，降低窦房结自律性，从而引发心律失常。Agarwal等[20]将微量乙酰胆碱(2～20 pmol)注入大鼠疑核，出现剂量依赖式的心率减慢，同时血压未受到影响，表明在疑核介导的迷走神经对心率的控制中乙酰胆碱具有一定作用。王迪生等[21]对大鼠连续7 d静脉注射乙酰胆碱15 mg/kg，成功复制出心动过缓大鼠模型。

维拉帕米为L-CAV阻滞剂，可直接抑制窦房结、房室结等慢反应细胞，减慢房室传导速度，延长房室结有效不应期，干扰心肌细胞兴奋-收缩偶联，抑制心肌收缩，大剂量维拉帕米可引起AVB、窦性心动过缓[22]。王雪梅等[23]于大鼠尾静脉注射维拉帕米(5 mg/kg)，2 min后再次静脉注射同等剂量维拉帕米，结果显示数分钟内即可诱发AVB，但药物作用效果并不持久，停药后多可恢复，且构建模型过程中大鼠死亡率较高。马贤德等[24]用10%水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠后，经舌下静脉注射维拉帕米(5 mg/kg)，复制出心电图标准导联Ⅱ显示为心动过缓和房室阻滞的大鼠模型。

2.3 化学消融法诱发动物模型

化学消融法是采用无水乙醇、甲醛溶液等对窦房结、房室交界区进行外敷或注射，使局部组织坏死损伤，引起心律失常，对设备要求不高，针对性强，但易引发并发症。Zhang等[25]通过颈内静脉注射10%氢氧化钠(1.5～2.0 mL)，成功建立SSS大鼠模型。张志辉[26]对30只日本大耳白兔进行戊巴比妥钠耳缘静脉全麻，手术开胸后使用棉签蘸取20%甲醛溶液对窦房结进行湿敷，湿敷过程中大耳白兔出现不同程度的窦性心律不齐、频发房性早搏、窦性心动过缓等心律失常表现，节律稳定后12只大耳白兔表现为窦性心动过缓。化学消融法需对实验动物进行手术以暴露心脏，实际操作对技术及实验条件要求较高，术后往往出现较多并发症，且消融后出现持续性房室阻滞，需要植入电子起搏器进行维护，难度及成本较高。

2.4 射频消融法诱发动物模型

射频消融法是利用电极导管的超高频热效应使局部组织受损引发蛋白质变性和血液凝固，导致其电生理活动消失，从而阻断窦房结功能。这种方法操作较简单，不需要对实验动物进行损伤较大的手术，通过电极导管进入体内对特定位置进行射频消融，所以并发症较少。王晓莹等[12]在X线引导下，将射频消融仪电极头经股动脉逆行至His束点电位进行射频消融，成功建立房室阻滞大鼠模型。

2.5 机械刺激诱发动物模型

机械刺激诱发法构建模型稳定性差，难以保证成功率。目前广泛应用冠状动脉结扎法复制心律失常模型。Zhang等[25]对大鼠窦房结区域进行结扎，心电图监测显示，模型动物心率较手术前下降30%～50%，反复出现窦性停搏及窦房传导阻滞，成功复制缺血再灌注BA模型；庄儒麟等[27]基于机体手术后强烈应激反应诱发BA发生的原理，提出应用探查腹腔暴露肠道法建立BA动物模型，模型大鼠心率减慢比达10%以上。

2.6 电刺激动物模型

电刺激法应用电刺激动物的迷走神经，通过刺激增加乙酰胆碱的释放，从而减慢心率。电刺激诱发动物模型难度相对较低，易于控制，重复性好，具有一定的可逆性。但由于动物内脏结构差异性较大，难以准确定位，初级研究者难以掌控，失败率高。实验中常应用电极片刺激动物迷走神经建立BA模型，将电极片植入动物皮下，根据动物种类及体型的不同对电刺激的相关参数予以调整，同时监测动物心电图改变，应用这种方法建立模型操作难度低，可控性较强。张志辉[26]在化学消融基础上，刺激家兔迷走神经，提高造模成功率，同时避免传统射频消融后电子起搏器的植入，简化操作步骤，减少经费支出。

3 小结与展望

研究者们在不断研究与探索中，逐渐更新与丰富BA动物模型建模方法，现有的动物模型往往由单一的致病因素引发，临床表现局限于某一方面，不能全面体现出BA的发病机制及临床表现的复杂性，并不能完全满足拟临床特征的实验研究需要。相信随着科技的发展，研究者们能够不断完善研究方法及评价体系，发现更适合人类心律失常研究的动物模型。