不同部位絕對不應期電刺激對正常豬心臟功能的影響

張若蘭

（哈勵遜國際和平醫院心內科，河北衡水 053000）

不同部位絕對不應期電刺激對正常豬心臟功能的影響

張若蘭

（哈勵遜國際和平醫院心內科，河北衡水 053000）

目的探討正常豬心臟絕對不應期不同部位電刺激對心臟功能的影響及其發生機制，為臨床心臟疾病的治療提供參考。方法12只清潔級小型豬，隨機分為對照組、右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組，經頸靜脈置入刺激電極，分別檢測4組電刺激后相關指標的差異。結果心肌絕對不應期電刺激（absolute refractory period electrical stimulation，ARPES）1h后，右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組收縮壓、舒張壓、平均動脈壓、左心室內壓峰值、左心室最大收縮/舒張速度比值、左心室舒張末壓、校正后Q-T間期、12導聯Q-T間期標準差、12導聯中相鄰Q-T間期之差的最大值、血清白細胞介素8、腫瘤壞死因子α、高敏C反應蛋白、血清腦鈉肽均高于或低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組3組間上述指標差異也具有統計學意義（P＜0.05）。結論ARPES能夠影響正常心臟的收縮及舒張功能，增強心肌收縮力，改善舒張能力，其可能通過影響心肌細胞的復極過程及調節體內炎性介質和心血管活性物質的表達發揮作用。

電刺激；不應期，電生理學；心臟；豬

心肌細胞和心肌組織的舒縮功能是維持心臟正常生理功能的基礎，心肌細胞的機械收縮、舒張功能的實現有賴于其電生理功能的正常，心肌不應期是維持心肌正常舒張及收縮功能的保證，能夠避免電沖動引起的強直收縮。目前動物研究結果［1］表明，在心室肌細胞動作電位絕對不應期給予外加的同頻率適宜電刺激，可增強單個心室肌細胞縮短幅值，同時縮短和復長速度增加，這與心肌細胞正常的電生理學特征相一致。心肌絕對不應期電刺激（absolute refractory period electricalstimulation，ARPES）可使心肌細胞舒縮能力增強，這一點無疑為提高整體心臟舒縮功能的方法學開辟了一個新領域。迄今為止，雖然有在絕對不應期對心臟電生理干預治療心臟傳導性疾病的研究報道，但其深入機制即血流動力學研究尚少，因此，我們進行實驗，探討絕對不應期內在不同部位對心臟實施外加性電刺激對心臟功能的影響，并結合對細胞因子表達水平的檢測，探討其發揮作用的具體機制，旨在為臨床治療心臟疾病提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗動物：清潔級小型豬12只，雌雄不拘，2月齡，體質量（10.0±1.5）kg，動物適應環境后隨機分為對照組（先行電刺激檢測相關指標），右心室心尖部刺激組，右心室流出道刺激組，左右心室同步刺激組，每組4只。

1.2 方法：各組應用阿托品（0.05mg/kg）、氯胺酮（20mg/kg）、安定（0.05mg/kg）肌內注射先作誘導麻醉。然后在X光機引導下經頸內靜脈置入刺激電極，右心室心尖部刺激組電極放置到右心室心尖部，右心室流出道刺激組刺激電極放置到肺動脈根部，左右心室同步刺激組分別放置于左心室后側壁及右心室心尖部。針灸針刺入四肢末端皮下組織，生理鹽水導電，連接體表電極，心電監護儀全程記錄心電圖變化。采用DF-5A型心臟電生理刺激發放儀以500ms為基礎刺激，心電圖R期自動發放1 000ms強化刺激，連續刺激1h，分別檢測刺激后收縮壓（systolic blood pressure，SBP）、舒張壓（diastolic blood pressure，DBP）、平均動脈壓（mean arterial pressure，MAP）、左心室內壓峰值（left ventricular systolic pressure，LVSP）、左心室舒張末壓（left ventricular end-diastolic pressure，LVEDP）、左心室最大收縮/舒張速度比值（±dp/dt）；計算各組心電圖校正后Q-T間期（corrected QT interval，QTc）、12導聯Q-T間期標準差（QT interval standard deviation，SDQT）、12導聯中相鄰Q-T間期之差的最大值（adjacent QT dispersion，ADQTD）；采用雙抗體夾心法檢測血清白細胞介素8（interleukin 8，IL-8）、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、高敏C反應蛋白（high sensitivity C reactive protein，hsCRP）濃度變化，采用熒光免疫反應法檢測血清腦鈉肽（brain natriuretic peptide，BNP）。比較各組間差異。

1.3 統計學方法：應用SPSS13.0統計軟件完成數據處理，計量資料以±s表示，組間比較采用方差分析，組間兩兩比較采用q檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

ARPES 1h后，右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組SBP、MAP均高于對照組，DBP低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；左右心室同步刺激組SBP、MAP均高于右心室心尖部刺激組及右心室流出道刺激組，DBP低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；右心室心尖部刺激組SBP、DBP、MAP與右心室流出道刺激組比較，差異也有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

ARPES 1h后，右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組LVSP、±dp/dt均高于對照組，LVEDP低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；左右心室同步刺激組LVSP、±dp/dt均高于右心室心尖部刺激組及右心室流出道刺激組，LVEDP低于右心室心尖部刺激組及右心室流出道刺激組，差異有統計學意義（P＜0.05）；右心室心尖部刺激組LVSP、±dp/dt高于右心室流出道刺激組，LVEDP低于右心室流出道刺激組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

ARPES 1h后，左右心室同步刺激組QTc、SDQT低于右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組及對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；右心室心尖部刺激組SDQT低于對照組，差異具有統計學意義（P＜0.05）；對照組、右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組ADQTD依次降低，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

ARPES 1h后，右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組血清IL-8、TNF-α、hsCRP均高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；左右心室同步刺激組IL-8、TNF-α、hsCRP均高于右心室心尖部刺激組及右心室流出道刺激組，差異有統計學意義（P＜0.05）；右心室心尖部刺激組IL-8、TNF-α、hsCRP與右心室流出道刺激組比較，差異也有統計學意義（P＜0.05）。右心室心尖部刺激組、左右心室同步刺激組BNP均高于對照組及右心室流出道刺激組，左右心室同步刺激組BNP高于右心室心尖部刺激組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 4組SBP、DBP、MAP、LVSP、LVEDP、±dp/dt、QTc、SDQT、ADQTD、IL-8、TNF-α、hsCRP、BNP比較

3 討 論

近年研究［2］顯示，ARPES能夠引起局部心肌細胞的收縮力增強，其發生的機制與電刺激對心肌細胞膜的鈣離子轉運變化有關。對心室肌的細胞實驗［3-4］表明，正常心臟心室肌細胞動作電位絕對不應期在基礎刺激的前提下給予適宜的強化刺激，可增強心肌細胞收縮力和心肌細胞收縮的長度，同時收縮和復長的速度加快，伴隨心肌細胞內游離鈣離子濃度增加，其增加的幅度與心肌細胞的收縮舒張速度變化及心肌細胞的收縮率的變化呈正相關，與心肌細胞正常電生理功能一致，說明外加刺激引起的鈣離子濃度變化是心肌細胞電生理行為及機械功能變化的基礎。對心臟乳頭肌細胞的研究［5］證實，心臟收縮的ARPES可增強正常和衰竭心臟乳頭肌的收縮力，單個心室肌細胞的舒縮能力的變化直接影響到整體心臟的收縮力。對心力衰竭的心肌細胞研究［6］顯示，ARPES能夠延心肌衰竭細胞的絕對不應期，該段時間內膜電位絕對值低，鈉離子通道完全失活，發生于絕對不應期間的刺激不會引發再次興奮，也表明ARPES對于心臟功能是安全的，并且證實絕對不應期的延長與2期鈣內向離子流增強而延長有關。對心臟的功能研究［7］發現，ARPES能夠增強心肌的收縮力，提高心臟左心室的收縮壓，提高心臟的泵血功能。本研究結果顯示，ARPES 1h后，各刺激組的LVSP、+dp/dt升高，LVEDP降低，表明心肌的收縮及舒張功能增強，而且SBP、MAP升高，DBP下降，表明ARPES引起的心臟功能變化，足以引起外周血流動力學的變化。但值得注意的是，在不同部位給予ARPES，對于心臟功能影響的強度不同，左右心室同步刺激引起的心臟功能的變化比右心室心尖部刺激和右心室流出道刺激更為明顯。

本研究結果顯示，ARPES 1h后，各組之間的QTc、SDQT、ADQTD存在差異，左右心室同步刺激組QTc、SDQT值最低，左右心室刺激組及右心室心尖部刺激組ADQTD低于對照組，其變化趨勢與心功能指標存在同向性。因此，考慮ARPES引起的心功能改變與心肌細胞的生物電變化存在相關性。QT離散度是心肌細胞復極過程不一致性的心電圖表現，心肌組織內層與外層細胞之間以及同層的細胞之間復極時限存在細微的差異，T波頂點代表的是心外膜的復極電活動，T波終點代表的是心肌細胞的中層點活動，投射到心電圖上，即表現為Q-T間期的時限差異。SDQT是12導聯Q-T間期的標準差，SDQT的離散程度能夠反映心肌細胞復極的不一致性，左右心室同步刺激組的SDQT減小，說明左右心室同步刺激能夠改變心肌細胞復極過程中的時間差異。ADQTC反映的是12導聯中Q-T間期的最大差值，能反映局部的復極同步性。QTc是校正后的最大Q-T間期同最小QT間期的差異，能夠在總體趨勢上反映心肌復極的不一致性［8］，左右心室同步刺激組QTc、SDQT、ADQTC均明顯減小，低于其他各組，說明ARPES能夠糾正正常心臟心肌細胞的的復極不同步性，使心肌細胞的電生理活動時間趨向一致，而心臟收縮期功能是單個細胞收縮功能的總和，心肌細胞的同步收縮，能夠增強心臟的收縮功能，提高心臟的泵血功能。

心肌細胞正常生理活動的維持除了與生物電活動有關外，也受體內細胞因子的影響，TNF-α是一種體內廣泛分布的多功能細胞因子，由激活的巨噬細胞產生，能夠抑制心肌細胞的生長和分化，并能夠促進白細胞介素6（interleukin 6，IL-6）等其他細胞因子的釋放。心臟是合成TNF-α的主要場所之一，在心臟功能異常時，血清TNF-α表達升高，衰退的心肌表達TNF-α，而正常的心肌不表達，TNF-α具有局部細胞免疫活性作用，能夠調節細胞、血管內皮細胞和血管平滑肌的代謝。研究［9-10］顯示，TNF-α能夠通過與心肌表面的TNFR結合，發揮負性肌力的作用，并且能夠直接損傷心肌細胞。有研究［11］顯示，TNF-α能夠誘導心肌細胞一氧化氮合酶的mRNA表達，增加巨噬細胞、心肌細胞中誘生型一氧化氮合酶的mRNA表達升高，局部或全部心肌的誘生型一氧化氮合酶誘發后，能夠誘導一氧化氮合成，發揮對心肌的活性作用。TNF-α能夠誘導巨噬細胞對IL-8的釋放［2］，IL-8能夠引發中性粒細胞釋放大量氧自由基和花生四烯酸等代謝產物，并能夠介導心肌細胞的凋亡，引起心肌損害［12］。CRP是一種急性時相反應蛋白，屬于非特異性蛋白質，在組織損傷時多有高表達，CRP水平的升高可抑制血管生成及減少一氧化氮生成，引發心肌細胞壞死及纖維化等病理變化［10］。本研究結果顯示，右心室心尖部刺激組、右心室流出道刺激組、左右心室同步刺激組TNF-α、IL-8、hsCRP均出現高表達，其中左右心室同步刺激組表達水平最高，考慮其可能與ARPES引發的心肌細胞損傷有關，但目前尚缺乏足夠的證據，有待于進一步研究。

BNP主要由心臟合成和分泌，是一種心臟神經激素，主要來源于心室［13］，只有在血容量增加和力超負荷的情況下才反應性地從心肌細胞內分泌。有研究［14-15］顯示，對離體大鼠心肌細胞給予BNP治療可以降低心肌肌漿網鈣三磷酸腺苷酶的表達。本研究中BNP水平升高可能與心肌收縮力增強有關，其機制尚有待于進一步探討。

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（本文編輯：劉斯靜）

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1007-3205（2012）08-0923-04

2012-02-13；

2012-05-17

張若蘭（1980-），女，河北衡水人，哈勵遜國際和平醫院主治醫師，醫學碩士，從事心血管疾病診治研究。

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.08.018