運(yùn)動(dòng)性心房顫動(dòng)兔模型的建立

袁斗，譚琛，姚建民，李丹，黃思慧，徐威

   【摘要】目的 建立由運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的心房顫動(dòng)（房顫）動(dòng)物模型并評(píng)價(jià)其效果。方法 24只成年健康新西蘭大耳白兔，分為對(duì)照組（n=8）、中強(qiáng)度組（n=8）、高強(qiáng)度組（n=8）。對(duì)照組不進(jìn)行任何訓(xùn)練， 中強(qiáng)度組和高強(qiáng)度組采用兔實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，每天1 h或一次性力竭（不足1 h），每周5 d，持續(xù)12周（**周為適應(yīng)性訓(xùn)練）。于運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)后8周、12周通過(guò)超聲心動(dòng)圖檢測(cè)各組兔心房大小；運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，24只兔采用離體心臟Langendorff系統(tǒng)進(jìn)行灌流，行心房早搏程序刺激（S1S2）誘發(fā)房顫，記錄房顫的誘發(fā)率。結(jié)果  與對(duì)照組比較，中強(qiáng)度組和高強(qiáng)度組左、右房前后徑在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練8周后均增加，12周后也增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。與中強(qiáng)度組比較，高強(qiáng)度組左、右房前后徑在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練8周后均增加，12周后也增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。與對(duì)照組比較，中強(qiáng)度組（45% vs. 60%）和高強(qiáng)度組（45% vs. 90%）房顫發(fā)生率增加，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01）。結(jié)論 長(zhǎng)期高強(qiáng)度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可使兔心房?jī)?nèi)徑增加，房顫的誘發(fā)率增加。

   【關(guān)鍵詞】兔；耐力運(yùn)動(dòng)；心房?jī)?nèi)徑；心房顫動(dòng)

心房顫動(dòng)（房顫）為臨床上*常見(jiàn)的快速型心律失常之一，目前其發(fā)生機(jī)制還未完全闡明。規(guī)律適度的體力運(yùn)動(dòng)有益于身體健康，而與同齡非運(yùn)動(dòng)員相比，長(zhǎng)期高強(qiáng)度鍛煉的運(yùn)動(dòng)員卻容易發(fā)生心律失常、甚至心源性猝死[1]。Karjalainen 等[2]研究指出，與正常對(duì)照組相比，耐力訓(xùn)練組房顫的發(fā)生率增加。由于訓(xùn)練強(qiáng)度與房顫發(fā)生的相關(guān)性不明確，使受訓(xùn)者無(wú)法科學(xué)的控制訓(xùn)練強(qiáng)度。同時(shí)，耐力訓(xùn)練導(dǎo)致房顫的機(jī)制尚未明了， 因此無(wú)法研制出針對(duì)靶點(diǎn)的房顫****。本研究擬建立耐力運(yùn)動(dòng)相關(guān)的房顫動(dòng)物模型，用于運(yùn)動(dòng)相關(guān)性房顫的研究.

材料與方法

1.1 兔跑臺(tái)的制備 跑臺(tái)整體采用平面式設(shè)計(jì)（如圖1），總體積405L（長(zhǎng)150  cm*寬90  cm*高30 cm）；采用整體化大跑道（長(zhǎng)150 cm*寬90 cm）保持運(yùn)動(dòng)的同步性，內(nèi)置支架隔離成4 跑道（長(zhǎng)150 cm*寬22 cm）；跑道尾部一個(gè)防夾式電刺激金屬桿叢，可提供電刺激（電流0.05~4 mA），僅在兔子停留超過(guò)3 s才開(kāi)始放電，同時(shí)也可提供光、聲刺激。跑臺(tái)角度為全自動(dòng)可調(diào)式（0~35°），跑道速度整體控制（0~0.67m/s）。兔跑臺(tái)由北京智鼠多寶生物科技有限公司制作。

1.2  動(dòng)物運(yùn)動(dòng)模型的制備 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物采用24只成年健康新西蘭大耳白兔，體重2.5~3.0kg，雌雄不限， 由北京海淀興旺實(shí)驗(yàn)動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)提供。適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d后， 將實(shí)驗(yàn)兔隨機(jī)分為對(duì)照組（ n = 8 ）、中強(qiáng)度組（ n = 8 ）、高強(qiáng)度組（n=8）。對(duì)照組籠內(nèi)生活，自由飲食，不進(jìn)行任何訓(xùn)練。中強(qiáng)度組和高強(qiáng)度組采用兔實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，每天1 h[3,4]或一次性力竭（不足1 h），每周5 d，持續(xù)12周（**周為適應(yīng)性訓(xùn)練）。中強(qiáng)度：坡度0度，速度0.25 m/s；高強(qiáng)度：坡度0 度，速度0.5 m/s。

1.3 心房?jī)?nèi)徑的測(cè)量 適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d后，**檢測(cè)各組兔左、右心房大小，之后分別于訓(xùn)練完成后第8、12周，再次檢測(cè)，一共3次。用0.5%wu***經(jīng)耳緣靜脈麻醉后，胸部備皮，取左側(cè)臥位， 采用IE33型（飛利浦，荷蘭）心臟彩超檢測(cè)儀經(jīng)胸超聲檢測(cè)，留取標(biāo)準(zhǔn)心動(dòng)周期的心尖四腔切面（如圖2）進(jìn)行分析，測(cè)量左、右心房前后徑。

1.4 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜏?zhǔn)備 訓(xùn)練目標(biāo)完成后，各組實(shí)驗(yàn)兔， 用3 % wu***經(jīng)耳緣靜脈麻醉后， 開(kāi)胸取出心臟，在溫度37°C、速度20  ml/min下行Langendorff經(jīng)主動(dòng)脈逆向灌流，灌流液為改良的rebs-Henseleit緩沖液（單位：mmol/L；NaCl：118，KCl：2.8，KH  PO  ：1.2，CaCL ：2.5，MgSO4：0.5，丙酮酸：2.0，葡萄糖：5.5，Na2EDTA：0.57，NaHCO3：25）。于右心耳置入雙極特氟龍涂層的起搏導(dǎo)線，基礎(chǔ)頻率3.3Hz， 電刺激脈沖脈寬3 ms，刺激電壓幅度是起搏閾值的3倍以下，應(yīng)用心臟期前刺激法（S1S2）誘導(dǎo)房顫。每次刺激重復(fù)5次，記錄房顫（S1S2刺激后心電圖跟隨出現(xiàn)快速而不規(guī)則心房激動(dòng)，同時(shí)心室也呈不規(guī)則反應(yīng)并持續(xù)1000 ms以上）誘發(fā)的次數(shù)，若出現(xiàn)持續(xù)性房顫（持續(xù)時(shí)間大于1 min）使用Grass-S88X型刺激儀（Astro-Med公司，美國(guó)）給予Burst刺激終止。采用具備Wilson 終端的模擬的非接觸式12導(dǎo)聯(lián)心電圖記錄系統(tǒng)（Harvard Apparatus公司，美國(guó)）采集心電信號(hào)，并經(jīng)Biopac心電放大系統(tǒng)（Harvard Apparatus 公司，美國(guó)）處理后存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理  采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，組間比較采用方差分析；計(jì)數(shù)資料采用例數(shù)（百分比）表示，組間比較采用卡方檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練情況 兔跑臺(tái)可同時(shí)訓(xùn)練4只實(shí)驗(yàn)兔，節(jié)省了大量時(shí)間。本研究共納入40只實(shí)驗(yàn)兔，*終篩選出24只實(shí)驗(yàn)兔接受耐力訓(xùn)練，中強(qiáng)度組13只、高強(qiáng)度組11只，中、高強(qiáng)度組各有8 只完成整個(gè)耐力訓(xùn)練過(guò)程。

2.2 各組大鼠心房前后徑 與對(duì)照組比較，中強(qiáng)度組和高強(qiáng)度組左、右房前后徑在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練8周后均增加，12周后也增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P 均＜0.05）。與中強(qiáng)度組比較，高強(qiáng)度組左、右房前后徑在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練8周后均增加，12周后也增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）（表1）。

房顫誘發(fā)情況 訓(xùn)練12周后，經(jīng)心房程序刺激誘發(fā)房顫心電圖如圖3。與對(duì)照組比較，中強(qiáng)度組（45% vs. 60%）和高強(qiáng)度組（45% vs. 90%）房顫發(fā)生率增加，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01）（表2）。

                                                                              圖3 S1S2刺激誘發(fā)房顫心電圖

3 討論

自19世紀(jì)末瑞典醫(yī)生Henschen提出運(yùn)動(dòng)心臟概念后，許多研究證實(shí)了運(yùn)動(dòng)員有心臟肥大和心功能改變，又稱為運(yùn)動(dòng)員心臟綜合癥（athletic heart syndrome）。近年來(lái)多項(xiàng)研究[5-7]均證實(shí)接受長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度的耐力訓(xùn)練后房顫發(fā)生率明顯增高。建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型是相關(guān)研究的基礎(chǔ)。雖然鼠循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等方面與人類相似，但有一定局限性[4]。兔與人的心臟結(jié)構(gòu)相似，具備四腔，血液循環(huán)包括體循環(huán)和肺循環(huán)， 心臟電生理方面與人也更為接近[8]。在動(dòng)物運(yùn)動(dòng)模型的研究中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者多以鼠為對(duì)象建立跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)[9]、自主滾輪運(yùn)動(dòng)[10]、游泳訓(xùn)練[11]和負(fù)重爬[12]等運(yùn)動(dòng)模型。跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練具有**、簡(jiǎn)單、易操作等特點(diǎn)，并能夠?qū)\(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行**控制。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與跑臺(tái)的速度和角度密切相關(guān)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度根據(jù)Bedford[13]的*大攝氧量確定，運(yùn)動(dòng)超過(guò)*大攝氧量90%為高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)則為60%~70%。Gaustad等[14]開(kāi)創(chuàng)了單跑道測(cè)攝氧量兔運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)，研究表明（0.51± 0.09）m/s的速度就能達(dá)到*大攝氧量，跑臺(tái)的角度（0~20°）對(duì)兔攝氧量無(wú)明顯影響。本實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)在Gaustad跑臺(tái)基礎(chǔ)上改良，采用多跑道、大馬力電機(jī)速度，可控性強(qiáng)，同時(shí)本跑臺(tái)去掉了傳統(tǒng)的電擊、高頻聲音及強(qiáng)光等刺激方式，避免應(yīng)激反應(yīng)、心理壓力增大、受傷等因素對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響。如兔停止運(yùn)動(dòng)，為保證訓(xùn)練質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)員輕拍其背部，使其繼續(xù)跑動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)均采用0°角，中等強(qiáng)度訓(xùn)練取0.25 m/s的速度，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練采用0.5 m/s的速度。

    本研究發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練12周可導(dǎo)致兔心房擴(kuò)大，誘導(dǎo)房顫增加，與先前研究結(jié)果一致[15]。中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練12周也能導(dǎo)致兔心房擴(kuò)大，但誘導(dǎo)房顫發(fā)生率并未增加。根據(jù)心房擴(kuò)大與房顫關(guān)系的研究[16]，運(yùn)動(dòng)性房顫發(fā)生的機(jī)理可能為長(zhǎng)期高強(qiáng)度耐力訓(xùn)練過(guò)程中心臟前負(fù)荷增加及心室壓力增高，心房壓力增高以維持對(duì)心室的灌注，繼而心房壁張力增加，導(dǎo)致心房增大，心房細(xì)胞受到牽張；心房增大，從而房?jī)?nèi)容納更多的子波數(shù)，易于發(fā)生折返，進(jìn)而引起房顫發(fā)生；心房細(xì)胞受到牽張刺激可激活機(jī)械牽張敏感性離子通道而縮短ADP90及AERP，導(dǎo)致房顫的發(fā)生。 有研究[17]指出，心房的大小與房顫的穩(wěn)定性呈正相關(guān)。然而中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練也使心房增大，但未能增加房顫，提示不同訓(xùn)練強(qiáng)度對(duì)實(shí)驗(yàn)兔心房電活動(dòng)影響不同，原因有待進(jìn)一步探討。本研究**次應(yīng)用自行設(shè)計(jì)的多跑道兔跑臺(tái)進(jìn)行不同強(qiáng)度的耐力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，節(jié)省時(shí)間，方法可行；高強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間的耐力訓(xùn)練可使實(shí)驗(yàn)兔心房?jī)?nèi)徑增加，易于誘發(fā)房顫，為進(jìn)一步研究運(yùn)動(dòng)性房顫的機(jī)制提供參考依據(jù)。

電軸右偏。許文勝等[2]研究中，各年齡組心電軸均表現(xiàn)為較大范圍波動(dòng)，隨年齡增長(zhǎng)正常人QRS 電軸逐漸由右向左偏移，呈現(xiàn)明顯的年齡趨勢(shì)。吳杰等[3]研究中，正常人額面QRS電軸隨年齡增長(zhǎng)逐漸向左（上）偏移，呈現(xiàn)明顯的年齡趨勢(shì)。王志秀等[4]研究提示：無(wú)人區(qū)電軸組室壁運(yùn)動(dòng)異常及心力衰竭發(fā)生率顯著高于電軸左偏和右偏組。以上研究與本研究中電軸左偏患者的年齡顯著大于電軸右偏者，無(wú)人區(qū)電軸更多見(jiàn)于器質(zhì)性心臟病的結(jié)果大致相同。在關(guān)于體位改變對(duì)電軸的影響中，高春圃[5]研究顯示：由臥位→坐位改變時(shí)，21.05%電軸無(wú)變移，30.26%向左變移， 48.68%向右變移；由坐位→立位改變時(shí)，28.95% 電軸無(wú)變移，15.79%向左變移，55.26%向右變移；由臥位→立位改變時(shí)，14.47%電軸無(wú)變移， 18.42%向左變移，67.11%向右變移，而三種體位電軸改變的男女間無(wú)顯著性差異。戴偉川等[6]研究中，隨運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)負(fù)荷增大，電軸右偏有逐漸增大趨勢(shì)，隨運(yùn)動(dòng)終止又逐漸恢復(fù)至運(yùn)動(dòng)前水平。本研究中動(dòng)態(tài)心電圖全程24 h期間，包括電軸左偏、右偏及無(wú)人區(qū)電軸，81.2%的患者電軸不固定而呈動(dòng)態(tài)變化，與上述研究有相似之處。本研究又進(jìn)一步揭示了無(wú)論電軸左偏、右偏或無(wú)人區(qū)電軸，動(dòng)態(tài)變化的電軸均與心率相關(guān)，且隨心率增快電軸偏移程度增大，呈明顯頻率依賴性，這是以往研究未曾涉及的方面。

心電軸表現(xiàn)的是心臟電活動(dòng)全程的總趨勢(shì)、方向和強(qiáng)度，通常認(rèn)為正常人電軸隨年齡增長(zhǎng)向左偏移是由于脂肪的增加引起膈肌上抬，使心臟偏向水平位置所致，而隨年齡增長(zhǎng)，冠心病、高血壓心臟病、心肌病、室內(nèi)傳導(dǎo)障礙、肺心病等發(fā)病率增加，可致左室肥大或其他病理改變，心室除極綜合向量發(fā)生改變，表現(xiàn)為電軸左偏或無(wú)人區(qū)電軸。

如前述高春圃的研究中體位改變可引起不同方向的電軸偏移；戴偉川等的研究提示運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中可引起電軸右偏的不同變化。運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)包含了體位由平臥→直立的改變和心率增加的變化，動(dòng)態(tài)心電圖記錄過(guò)程中，隨晝夜節(jié)律可出現(xiàn)不同的體位，隨運(yùn)動(dòng)、生理、心理及情緒等呈多變心率。動(dòng)態(tài)心電圖中電軸隨心率呈動(dòng)態(tài)變化的機(jī)制：考慮是由于體位和呼吸運(yùn)動(dòng)時(shí)膈肌升降致心臟位置相應(yīng)移動(dòng)所致。呼吸頻率及幅度隨心率變化而變化，呼吸幅度不同，膈肌升降水平不一；不同體位改變同樣可致膈肌升降水平不一， 結(jié)果使心臟在平臥平靜基礎(chǔ)上或趨垂直位或趨水平位或發(fā)生鐘向轉(zhuǎn)位致電軸偏移。

綜上，動(dòng)態(tài)心電圖中的電軸偏移呈頻率依賴性，隨心率增快偏移程度增加，無(wú)人區(qū)電軸更多見(jiàn)于器質(zhì)性心臟病。分析電軸偏移的意義時(shí)，必須結(jié)合心電圖的其他改變及年齡和臨床資料綜合判斷。比如電軸右偏，健康青年中可達(dá)16.6%[7]， 要綜合其aVR導(dǎo)聯(lián)R波振幅，V1導(dǎo)聯(lián)R/S比值， V5、V6導(dǎo)聯(lián)S波深度，有無(wú)左后分支阻滯等其他右室優(yōu)勢(shì)相關(guān)值，必要時(shí)超聲排除右室肥大。

心電圖的指標(biāo)中QT間期是與心率相關(guān)的，正如根據(jù)心率校正后的QTc，尋求動(dòng)態(tài)心電圖中電軸與心率間的變量規(guī)律和定量數(shù)值，求出隨心率變化的電軸計(jì)算方法，建立心率校正的電軸分類標(biāo)準(zhǔn)，還有待進(jìn)一步研究。