犬持续性房颤模型的建立*

翁晓丹 ，朱 俊 ，肖威章，樊兴娟 ，刘益飞 ，史加海

（南通大学附属医院1胸心外科；2神经内科；3病理科，江苏226001）

心房颤动是临床最常见的一种快速型心律失常，由于其较高的发病率和致残率，房颤的治疗在临床上日益被重视[1-2]。但房颤确切的发生机理不明，因而缺乏行之有效的治疗。建立病理生理机制与临床情况相似的房颤动物模型，对探讨其发病机制和防治办法具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料 健康杂种犬22只（北京大学第一医院动物实验中心）；3%戊巴比妥钠；3%安氟醚；气管插管；高频电刀；组织剪；心耳钳；实验用埋藏式高频率心脏起搏器（复旦大学电子工程系）；单极临时起搏电极（Strem linetm，Medtronic）；“J”形伞状心房起搏电极（CP IModels 4171，Belgium）；6F二十极和十极环状电极（Lasso,Biosense Webster）；6F 六极和四极标测电极（Biosense Webster），麻醉机（Excel 210,Ohmeda Anesthesia System，BOC Health Care，USA）；单道心电图机（FX-2111，北京福田电子医疗仪器有限公司）；多参数监护仪（世纪星mv6，北京麦邦电子仪器有限公司）；彩色多普勒超声诊断仪（Vivid Mode7，GE inc，Wisconsin，USA）；多通道记录仪（Cathlab computer，GE inc，Wisconsin，USA）；程序刺激仪（Bloom DTU 215B，20mA，Bloom Electrophysiology Fischer Imaging Corporation，CO，USA）。

1.2 方法

1.2.1 持续性房颤模型犬（A组）的建立：12只健康杂种雄性犬，以3%的戊巴比妥钠（30mg/kg，iv）麻醉，气管内插管，调节呼吸机为容量控制模式，流量4～6L/min，潮气量为 10mL/kg，呼吸压力 0～2kPa。吸入3%安利醚维持麻醉，描记肢体导联及胸前导联V1、V2、V3导联心电图，持续监测心电、血压及动脉血氧饱和度。左侧卧位，右胸背部备皮，常规消毒铺单，右侧第3肋间切口，逐层开胸，湿纱垫推开右肺暴露心脏，纵向剪开心包。心耳钳钳夹右心耳，5-0 prolene缝线预置右心耳荷包，将起搏电极头端置于荷包内，收紧荷包将起搏电极固定于右心耳。将电极尾端与实验用埋藏式高频率心脏起搏器相连，起搏模式VOO，脉冲频率600次/分（±10%），脉冲幅度≥5V，脉冲宽度0.20±0.05ms，心电监测显示起搏器工作正常后,将起搏器埋于切口旁皮下，逐层关胸。术后给予青霉素80万u，每天2次，共3天预防感染。持续起搏8周。第1、4、6、8周描记一次标准肢体导联心电图，检查起搏状态。

1.2.2 假手术组（B组）处理：10只健康杂种雄性犬，麻醉、手术过程与A组相同，临时起搏电极固定于右心耳，将临时起搏器电极尾端埋于切口旁皮下，不与高频心脏起搏器相连，逐层关胸。

1.2.3 超声学检查：A组12只犬起搏前行二维超声检查。经心尖部四腔心切面（探头频率1.7～3.4MHz）心室收缩末左、右房面积测量参数取3～5个心动周期的平均值。彩色多普勒超声检查二尖瓣返流情况。起搏8周后再次评估上述指标。

1.2.4 电生理检查：起搏8周后，模型组和假手术组共22只犬进行电生理检查。以3%的戊巴比妥钠(30mg/kg，iv)麻醉,气管内插管，调节呼吸机为容量控制模式，流量 4～6L/min，潮气量为 10mL/kg，呼吸压力0～2kPa。吸入3%安利醚维持麻醉，持续监测心电、血压及动脉血氧饱和度。双胸背部备皮，将用磁铁控制脉冲发生器，停止脉冲发放后，左侧卧位，常规消毒铺单，右侧第三肋间切口，逐层开胸，湿纱垫推开右肺暴露心脏，纵向剪开心包，悬吊心包，行右侧电生理检查。右侧电生理检查结束后，将犬改为右侧卧位，常规消毒铺单，左侧第三肋间切口，逐层开胸，湿纱垫推开左肺暴露心脏，左膈神经后纵向剪开心包，悬吊心包。行左侧电生理检查，多通道记录仪（滤波0.05～500Hz）显示和记录体表心电图及心外膜双极电图信号。

1.2.4.1 有效不应期测定：程序期前刺激的基础周长为400ms，每8个S1刺激后跟进一个期前刺激S2，期前刺激偶联间期从150ms开始，每次递减10ms，如出现阻滞，则从上一个偶联间期开始递减1ms，直至再次出现阻滞，以出现阻滞的最大偶联间期做为相应部位的有效不应期。测量犬双侧心耳、心房游离壁及肺静脉前庭的心外膜有效不应期（ERP）。

1.2.4.2 房颤可诱发性：房颤可诱导性以爆发起搏来评价，爆发起搏S1-S1刺激，周长100ms，2倍舒张期阈值，持续30秒钟。爆发刺激终止后持续时间大于15分钟的自发房颤定义为持续性房颤，持续时间小于15分钟而大于30秒钟定义为非持续性房颤。进行5次爆发刺激试验后房颤（包括持续性和非持续性房颤）发生率以百分比的形式表达并定义为房颤可诱发性。在左心耳刺激以评价房颤可诱发性，记录诱发房颤后的房颤最长持续时间。

1.3 统计学处理 计量资料以x¯±s表示，计数资料以百分比的形式表示。起搏前后心房面积比较采用配对t检验，组间参数比较采用独立样本t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 建模情况 A组犬12只，体重 23.6±1.4 Kg；B组犬10只，体重23.2±1.9 Kg，两组差异无统计学意义（P>0.05）。手术时间25±4min。每只犬起搏8周，随访期间起搏器工作正常。全组无死亡，2只犬术后切口感染，予以开放引流。再次手术时检查犬电极均固定良好。

2.2 心房形态改变 持续起搏8周后犬心房面积显著增加，左房面积由7.27±0.75 cm2增加到11.47±0.92 cm2，右房面积由 4.30±0.61 cm2增加到 7.35±0.48 cm2，与起搏前自身对照比较差异有统计学意义（P＜0.05）。起搏前所有犬超声心动图检查均未见二尖瓣、三尖瓣返流，起搏后出现不同程度的返流。A组犬起搏8周后，多普勒超声检查的犬二尖瓣轻度返流9只（75.0%），中度返流3只（25.0%），未见重度返流；三尖瓣轻度返流10只（83.3%），中度返流2只（16.7%），未见重度返流。

2.3 电生理改变 A组犬起搏8周后与B组犬进行电生理检查，测量各部位有效不应期见表1，与B组犬相比，A组在上述6个部位测量的有效不应期均显著缩短，差异有统计学意义（P＜0.05）。

在左心耳进行爆发刺激，B组10只犬只有2只犬各诱发出1阵阵发性房颤分别持续5s和10s。A组12只犬全部可诱发出房颤均为持续性房颤，房颤最长持续时间26.0±5.9min；B组房颤最长持续时间1.5±3.4s。A组房颤可诱导性80.0%±17.0%；B组房颤可诱导性4.4%±8.4%，与B组相比，A组犬房颤可诱导性差异有统计学意义（P＜0.05）。

表1 A、B两组心房有效不应期比较（ms）

3 讨 论

3.1 当前的研究 本实验介绍了通过心外膜持续快速起搏右心耳诱发犬持续性房颤模型的方法。实验评价了快速起搏8周前后犬心脏结构的变化；比较了A组与B组心房不同部位的不应期、房颤的可诱导性以及房颤可持续时间的变化。结果显示，经过8周快速起搏A组犬心脏结构发生了显著变化，左右心房面积显著增加，房室瓣出现不同程度的返流。电生理研究显示，快速起搏后A组犬不应期显著缩短、房颤可诱导性显著增加。A组犬经爆发起搏诱导的房颤均为持续性房颤。

3.2 以往的研究 以往文献报道的房颤动物模型有多种,如慢性二尖瓣返流模型、低通气量房颤模型、刺激迷走神经模型等。以上几种模型都具有房颤持续时间短,诱发率低,可重复性差等缺点。Allessie等[3]报道了5个周期性左房爆发起搏刺激诱发的犬持续性房颤模型。这个模型没有持续性起搏心房、也没有发现心脏结构的改变。通过23个心房单极电极记录了Bachmann束以及右房和左房侧壁在持续性房颤时的心电图，他们发现在左房可记录到更短的房颤周长,提示房颤起源于左房。Morillo等[4]报道以400次/分的频率快速起搏犬心房6周,停止起搏后可诱发出持续性房颤。通过心外膜密集标测他们发现慢性房颤维持伴随着心房不应期的显著缩短，左房不应期缩短较右房不应期更加显著。不应期的缩短伴随着房颤周长的缩短。除了不应期的变化外，学者们研究发现快速起搏也可以造成传导速度的改变。Wijffels等[5]发现6~24小时持续房颤会增加山羊心房肌的传导速度。而另外的研究小组报道更长期的心动过速会增加传导时间、减慢传导速度。Fareh等[6]比较了24小时快速心房起搏组犬和假手术组犬的不同，研究显示与对照组犬相比，快速起搏犬单个期前刺激可诱发房颤的位点增多，持续时间增长。快速心房起搏缩短了心房不应期，提高了不应期的变异性是房颤可诱导性和持续时间的独立危险因素，也提示短期快速起搏会使心房的传导速度增快。有研究报道更长的起搏时间可以导致心房传导速度减慢[7]，不过他们认为，心房传导速度改变可能是多因素作用平衡后的结果。有趣的是，在Morillo的研究中，针对房颤周长最短的区域进行消融可以终止房颤，这一实验结果提示，此区域作为房颤的主导频率在驱动房颤，也提示可能多重机制造成房颤易感性增加。

快速心房起搏使心房肌组织重构和电重构的机理有待进一步研究。Chen等[8]研究发现快速心房起搏使心肌细胞动作电位时程缩短，频率适应不良；具有起搏功能的心肌细胞自发除极速度加快，晚期后除极和早期后除极的发生率增高；快速心房起搏还降低 L型钙电流（ICa L）[9]和瞬间外向钾电流（Ito），而对延迟整流钾电流（Ik）无明显影响。这些改变使犬肺静脉触发活动和折返激动的发生率增加。另外快速起搏使有效不应期缩短、缝隙连接蛋白43表达增加都可提高传导速度[10]，而快速起搏使INa减少可以减慢心房传导速度[11]。传导速度的改变影响了电传导的波长，从而影响心房的稳定性。

3.3 研究的创新性 与先前的研究相比，我们的心外膜起搏模型在起搏8周后，心房结构和电生理属性也发生了改变，主要表现在心房面积增大，心脏各部位不应期缩短。正如先前文献的研究所提示，快速起搏诱发的房颤可以用多波折返理论来解释，持续快速刺激造成心房有效不应期缩短、频率适应性降低、不应期离散度增大和传导速度减慢，都有利于多波折返的发生，从而提高房颤的可诱导性以及房颤的持续时间。本方法与以往的方法最大区别是，通过有限的右侧胸部切口将起搏电极置于心外膜。这种方法避免了使用X线机，以及实验人员的放射损伤，这对于我国有限的动物实验条件具有特别重要的意义。与既往的实验方法相同，应用本研究方法使实验犬的心房结构和电生理属性产生了显著变化，这些变化有利于持续性房颤的诱发和维持。本实验结果显示，应用心外膜持续起搏的方法也可取得较高的持续性房颤诱发率。

3.4 研究的局限性 实验犬并未出现自发的房颤，这可能与起搏模式和起搏时间相关。本实验用起搏器只能设置单一起搏频率，不能设置期前刺激，单一起搏频率可能需要更长的起搏时间才能诱发自发的房颤。另外由于实验条件限制，并未对心房有效不应期进行多点密集测量，没有各部位传导速度变化的详细信息。本实验所建模型并不适用于器质性心脏病所致的房颤的研究。

综上所述，本实验通过创新性的应用心外膜快速起搏的方法，建立了犬的持续性房颤的模型。研究证实本模型高度可复制，而且容易诱导出持续性房颤。尽管与以往经过心内膜刺激的方法有所不同，本模型同样可诱导出房颤，更重要的是本模型与临床见到的非瓣膜病持续性房颤病例相似，在房颤的基础上，心房形态和电生理特性发生了变化，可以作为非器质性心脏病所致房颤研究的良好模型。

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