緩慢性心律失常動物模型的研究進展

王哲 劉艷飛 王婭 李立志 劉玥

緩慢性心律失常(bradyarrhythmia，BA)是指心率小于60次/min的生理反應或病理狀態，包含竇性緩慢性心律失常、房室或室內傳導阻滯、逸搏或逸搏心律等由竇房結功能障礙和房室傳導障礙引起的多種節律障礙[1]，臨床主要表現為由心率減慢、心輸出量減少引起的頭暈、乏力等癥狀，嚴重者可發生暈厥甚至死亡[2]。隨著年齡的增長，竇房結組織與周圍心肌發生進行性纖維化，可引起心動過緩，故老年人更易發生BA[3]。現代社會人口老齡化逐漸加劇，BA患病率呈現逐年上升的趨勢，常通過口服藥物和起搏器植入治療，部分由迷走神經過度興奮引起的BA可通過射頻消融治療[4-5]。口服藥物治療效果不明顯，且存在較多不良反應，起搏器植入需求逐年增加，據統計2017年起搏器植入達76 717臺[6]，但存在諸多不足，如術后創傷性、術后伴有并發癥、起搏器功能受電池壽命限制等。目前仍需對抗心律失常進行更多深入研究，動物模型是開發新藥物及新療法的重要基礎，好的動物模型可以為進一步研究心律失常的發病機制及評價治療手段的效果等臨床研究提供良好的平臺。

1 緩慢性心律失常動物模型實驗動物的選擇

目前臨床上可應用大鼠、小鼠、家兔、犬、豬等建立心律失常動物模型。小鼠易于控制，繁殖迅速，與人類具有很高的遺傳相似性、生理特性相似，常用于心律失常的研究；大鼠同樣具備價格低廉，容易飼養的優點，且心臟活力強，心電圖穩定，較常用于建立心律失常動物模型，其中，Sprague-Dawley(SD)和Wistar是2種最常用的大鼠模型[7-8]。近年來，病態竇房結綜合征(SSS)模型的建立主要選擇家兔為對象，家兔體型較大，竇房結較易進行定位，開胸操作無需使用呼吸機，應用20%甲醛濕敷竇房結所建立的化學藥物誘導SSS動物模型的電生理反應表現與該疾病臨床電生理反應一致[9]。家兔竇房結位置與人體位置大致相同，正常情況下原發起搏點位于竇房結中心，預計面積僅0.1 mm2，約占整個竇房結組織的0.1%[10-11]，所以實驗成功的關鍵在于竇房結位置的確定及取材是否準確。王曉瑩等[12]應用健康雄性雜種犬建立心律失常動物模型，所有犬均在消融后表現為完全性房室阻滯(AVB)。蔡潔玲等[13]對8頭實驗豬在三維電解剖標測系統指引下進行射頻消融，建立心房間傳導阻滯模型，術中未發生死亡及并發癥。

2 常見緩慢性心律失常的動物模型

2.1 食物誘發動物模型

食物誘發動物模型成功率較高，所建模型接近臨床，但造模周期長，穩定性相對較差[14]。血脂異常也是誘發心律失常的一種因素，膽固醇在神經突觸的形成中有著重要作用，膽固醇升高可能促進周圍神經系統的神經重塑，動作電位持續時間延長，QTc間期延長[15]。潘振偉等[16]使用含10%膽固醇的脂肪乳劑對Wister大鼠持續灌胃15 d，隨后進行冠脈結扎建立模型，與單純冠脈結扎大鼠模型進行比較后發現，高脂飲食組大鼠BA發生率及持續時間明顯增加。胥軍等[17]通過高脂飲食大鼠模型發現高脂飲食可引起QT間期延長，心房傳導速度降低，使右心房動作電位持續時間延長。

2.2 化學誘發動物模型

化學誘發法建立BA模型操作過程較簡單，實驗條件易于控制，造模所需周期短，所造模型成功率高且較為穩定，但運用化學藥物誘導動物模型不能完全排除所用藥物的干擾，具有一定的藥物不良反應。由于不同動物對藥物的敏感性不同，停止藥物刺激后心律失常可能消失，對抗心律失常藥物藥效評價會產生一定影響。常用化學誘導藥物有普萘洛爾、乙酰膽堿、維拉帕米等，由于不同動物對不同藥物反應具有差異性，實驗難點在于對心率下降時間及下降幅度的控制。

普萘洛爾為β受體阻滯劑，可阻滯腺苷酸環化酶(adenylate cyclase，AC)激活，改變Ca2+通道開放概率，從而減慢心率[18]。Hong等[19]持續7 d給予大鼠口服普萘洛爾7.5 mg/kg以誘發竇性心動過緩，心電圖檢測顯示普萘洛爾可顯著降低大鼠心率，效果穩定。

乙酰膽堿作用于心臟M2受體，降低竇房結自律性，從而引發心律失常。Agarwal等[20]將微量乙酰膽堿(2～20 pmol)注入大鼠疑核，出現劑量依賴式的心率減慢，同時血壓未受到影響，表明在疑核介導的迷走神經對心率的控制中乙酰膽堿具有一定作用。王迪生等[21]對大鼠連續7 d靜脈注射乙酰膽堿15 mg/kg，成功復制出心動過緩大鼠模型。

維拉帕米為L-CAV阻滯劑，可直接抑制竇房結、房室結等慢反應細胞，減慢房室傳導速度，延長房室結有效不應期，干擾心肌細胞興奮-收縮偶聯，抑制心肌收縮，大劑量維拉帕米可引起AVB、竇性心動過緩[22]。王雪梅等[23]于大鼠尾靜脈注射維拉帕米(5 mg/kg)，2 min后再次靜脈注射同等劑量維拉帕米，結果顯示數分鐘內即可誘發AVB，但藥物作用效果并不持久，停藥后多可恢復，且構建模型過程中大鼠死亡率較高。馬賢德等[24]用10%水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠后，經舌下靜脈注射維拉帕米(5 mg/kg)，復制出心電圖標準導聯Ⅱ顯示為心動過緩和房室阻滯的大鼠模型。

2.3 化學消融法誘發動物模型

化學消融法是采用無水乙醇、甲醛溶液等對竇房結、房室交界區進行外敷或注射，使局部組織壞死損傷，引起心律失常，對設備要求不高，針對性強，但易引發并發癥。Zhang等[25]通過頸內靜脈注射10%氫氧化鈉(1.5～2.0 mL)，成功建立SSS大鼠模型。張志輝[26]對30只日本大耳白兔進行戊巴比妥鈉耳緣靜脈全麻，手術開胸后使用棉簽蘸取20%甲醛溶液對竇房結進行濕敷，濕敷過程中大耳白兔出現不同程度的竇性心律不齊、頻發房性早搏、竇性心動過緩等心律失常表現，節律穩定后12只大耳白兔表現為竇性心動過緩。化學消融法需對實驗動物進行手術以暴露心臟，實際操作對技術及實驗條件要求較高，術后往往出現較多并發癥，且消融后出現持續性房室阻滯，需要植入電子起搏器進行維護，難度及成本較高。

2.4 射頻消融法誘發動物模型

射頻消融法是利用電極導管的超高頻熱效應使局部組織受損引發蛋白質變性和血液凝固，導致其電生理活動消失，從而阻斷竇房結功能。這種方法操作較簡單，不需要對實驗動物進行損傷較大的手術，通過電極導管進入體內對特定位置進行射頻消融，所以并發癥較少。王曉瑩等[12]在X線引導下，將射頻消融儀電極頭經股動脈逆行至His束點電位進行射頻消融，成功建立房室阻滯大鼠模型。

2.5 機械刺激誘發動物模型

機械刺激誘發法構建模型穩定性差，難以保證成功率。目前廣泛應用冠狀動脈結扎法復制心律失常模型。Zhang等[25]對大鼠竇房結區域進行結扎，心電圖監測顯示，模型動物心率較手術前下降30%～50%，反復出現竇性停搏及竇房傳導阻滯，成功復制缺血再灌注BA模型；莊儒麟等[27]基于機體手術后強烈應激反應誘發BA發生的原理，提出應用探查腹腔暴露腸道法建立BA動物模型，模型大鼠心率減慢比達10%以上。

2.6 電刺激動物模型

電刺激法應用電刺激動物的迷走神經，通過刺激增加乙酰膽堿的釋放，從而減慢心率。電刺激誘發動物模型難度相對較低，易于控制，重復性好，具有一定的可逆性。但由于動物內臟結構差異性較大，難以準確定位，初級研究者難以掌控，失敗率高。實驗中常應用電極片刺激動物迷走神經建立BA模型，將電極片植入動物皮下，根據動物種類及體型的不同對電刺激的相關參數予以調整，同時監測動物心電圖改變，應用這種方法建立模型操作難度低，可控性較強。張志輝[26]在化學消融基礎上，刺激家兔迷走神經，提高造模成功率，同時避免傳統射頻消融后電子起搏器的植入，簡化操作步驟，減少經費支出。

3 小結與展望

研究者們在不斷研究與探索中，逐漸更新與豐富BA動物模型建模方法，現有的動物模型往往由單一的致病因素引發，臨床表現局限于某一方面，不能全面體現出BA的發病機制及臨床表現的復雜性，并不能完全滿足擬臨床特征的實驗研究需要。相信隨著科技的發展，研究者們能夠不斷完善研究方法及評價體系，發現更適合人類心律失常研究的動物模型。