心中膜起搏对心室整体电扩布及跨壁离散度的影响*

侯杰 叶先才 郭燕君 王志坚 沈忠飞

(嘉兴学院医学院人体解剖学教研室，浙江 嘉兴 314000)

心中膜起搏对心室整体电扩布及跨壁离散度的影响*

侯杰 叶先才 郭燕君 王志坚 沈忠飞△

(嘉兴学院医学院人体解剖学教研室，浙江 嘉兴 314000)

目的：采用中膜起搏技术，观察中膜起搏对心室整体电扩布及跨壁离散度(Transmural dispersion of repolarization，TDR)的影响。方法：植入中膜起搏电极，建立药物干预下TDR延长及心衰犬模型，比较不同犬之间、不同起搏部位，各层心肌动作电位时限(APD90)及TDR的变化。结果：不同部位起搏时，心肌内、中及外膜APD90差异无统计学意义(P>0.05)；中膜起搏时，TDR较外膜起搏明显减小(33.9±5.3 msvs 70.5±6.0 ms，P<0.01)；慢性心衰犬模型、致TDR延长药物干预下，心中膜起搏时，TDR最小。结论：心中膜起搏时，电流在心室立体电扩布时间最短，且正常和病理状态下产生的TDR最小。

电生理学；跨壁离散度；中膜起搏；单相动作电位时限

室性快速性心律失常是临床最为常见的致死性心律失常之一，临床救治率低。近年来，在研究心律失常发病机制中，TDR(Transmural dispersion of repolarization)被认为是室速、室颤发生的重要机制[1,2]。TDR增大是恶性室性心律失常及心脏性猝死的电生理基础[3]。目前，以减小TDR为目标来达到治疗心律失常的手段十分有限。心中膜复极时间最长，对TDR影响最大[4]，以起搏技术提前激动心中膜可缩小一个心肌平面的TDR。本课题拟在上述研究的基础上，观察心中膜起搏对整体心室电扩布的影响，并降低心室整体复极的TDR，为临床心中膜起搏技术的应用提供理论依据，以期达到预防室性快速性心律失常的目的。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物

健康蒙古犬26只，体重15～20 kg，雌雄不限。

1.1.2 仪器

BL-420S生物信号采集系统(成都泰盟)、LEAD-2型电子蠕动泵(成都泰盟)、MP-200型微电极拉制仪(成都泰盟)、离体心脏灌流系统(成都泰盟)、自制有机玻璃恒温灌流肌浴槽、ME-200A型微电极放大器、玻璃微电极毛胚(成都泰盟)。

1.1.3 试剂

台氏液构成 ：NaCl 129 mmol·L-1，KCl 4 mmol·L-1，NaH2PO40.9 mmol·L-1，NaHC0320 mmol·L-1，CaCl21.8 mmol·L-1，MgSO40.5 mmol·L-1，葡萄糖5.5 mmol·L-1，胰岛素1U/L；3%戊巴比妥钠；心脏高钾停跳液：KCI 8.5 mmol·L-1，其余同台式液；肝素钠；戊巴比妥钠(Sigma)。

1.2 方法

1.2.1 动物准备

健康蒙古犬，术前12 h禁食禁水，所有犬给予3%戊巴比妥钠静脉麻醉，经口腔气管插管，动物呼吸机辅助呼吸。右侧股静脉置管持续静滴Nacl。监测心电、血压。各项指标稳定后，开右侧开胸，切开心包制作心包吊篮。

1.2.2 起搏、记录电极的植入

双极同心银电极经心外膜垂直插入，记录到M层细胞特征性动作电位时，证实植入心中膜。阿托品0.25 mg·kg-1·min-1持续静脉滴注，待犬心率<60次min-1后，起搏电极给予基础周长1000 ms刺激。记录电极垂直经心外膜插入心室腔并固定于心内膜；推送尾端电极刺入心外膜并固定；推送中段电极至心中膜，并以记录到M层细胞特征性动作电位，并保持心内、外膜及中层记录电极位于同一跨壁轴线上；所有记录电极围绕起搏电极为圆心，间隔1 cm间距圆形分布。

1.2.3 各层心肌动作电位记录

各记录电极连接软质导电金属弹簧，再经微电极放大器探头连接于信号采集系统的输入端，同步记录各点动作电位。

1.2.4 起搏刺激方案

移动起搏电极分别于心中膜、心内膜、心外膜三层起搏，每次起搏周长分别为1200 ms、1000 ms、800 ms、600 ms。

1.2.5 致TDR延长药物干预下犬模型的建立及心中膜起搏

喹诺酮类药物稀释后，以0.1 g·kg-1量灌胃，1次/天，共4周；对照组以同等量的NaCl替代。建模成功后，按上述步骤实施。

1.2.6 犬慢性心衰模型的建立及心中膜起搏

健康杂种犬，术前12 h禁食禁水，麻醉前30 min肌注鲁米那0.1 g、阿托品0.5 mg，3%戊巴比妥钠按0.8-1.0 mg·kg-1静注麻醉，术中以氯胺酮4 mg/次静脉推注维持。在右颈部做一5 cm切口，在DSA下经头臂静脉将导管电极送至右心室，连接起搏器，频率230次·min-1，持续4周后更换起搏器，频率190次·min-1，持续4周。第5周起给予速尿40 mg·d-1。建模成功后，按上述步骤实施。

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 在正常犬活体心脏模型中：

基础状态下整体心肌的TDR为47.8±6.8 ms。心肌内、外膜及M层起搏，APD90及TDR的变化，见表1。与心内膜、心外膜起搏比较，M层起搏时：左心室TDR34.9±7.3 s；右心室TDR42.6±5.0 ms。心肌内、外膜及M层起搏，左心室不同部位TDR的变化：M层起搏时，前壁、侧壁、下壁、后壁TDR34.7±5.0 ms，43.0±5.2 ms，57.8±4.6 ms，63.1±4.8 ms；内膜起搏时，各壁TDR35.2±4.8 ms，44.7±4.2 ms，58.1±5.5 ms，63.2±4.8 ms；外膜起搏时，各壁TDR66.6±5.8 ms，67.8±5.0 ms，69.4±5.2 ms，71.4±5.8 ms。

2.2 在灌注喹诺酮类药物的犬活体心脏模型中：

基础状态下整体心肌的TDR为47.8±6.8 ms。心肌内、外膜及M层起搏，对心肌内、外膜、M层细胞APD90及TDR的影响见表2。

表1 不同部位起搏对APD90、TDR影响

注：与外膜起搏相比，*P<0.05；与内膜起搏相比，**P<0.05；与M层起搏相比，***P<0.05。APD90=单相动作电位时限，TDR=跨室壁复极离散。

表2 内中外膜起搏对APD90、TDR影响

注：与外膜起搏比较，*P<0.01；与内膜起搏比较，**P>0.05。

2.3 在犬慢性心力衰竭模型中：

基础状态下整体心肌的TDR为82.6±7.5 ms。心肌内、外膜及M层起搏，对心肌内、外膜、M层细胞APD90及TDR的影响：不同部位的起搏，对3层心肌细胞APD90没有显著影响(P>0.05)。同M层起搏相比，心内膜起搏TDR差异无统计学意义(P>0.05)。而心外膜起搏时的TDR明显增大(P<0.01，表3)。

表3 不同部位起搏对APD90、TDR影响

注：与外膜起搏比较，*P<0.01；与内膜起搏比较，**P>0.05。

3 讨论

近年来，在室性快速性心律失常的发病机制的研究中，TDR被认为是室速、室颤发生的重要机制[1,2]。TDR异常增大使得心室肌各层复极不均一性更加严重，导致折返形成，从而引起恶性室性心律失常及心脏性猝死的发生[5,6]。并且临床上公认的心力衰竭治疗方案CRT诱发的恶性心律失常亦有诸多报道[7,8]。其根本原因都是TDR异常增大。

正常情况下心室激动起源于内膜下的浦肯野氏纤维网，最后扩散到整个心室壁[9]。本研究显示，左心室外膜起搏时，左心室激动顺序为：外膜最快，中膜次之，内膜最后。激动顺序的逆转导致M层复极推迟从而导致TDR的增大，这也再次证实了文献报道[10]。本实验发现，中膜起搏时，左室激动时间最短，提示我们在临床上可以采用中膜起搏提高心脏再同步治疗的效果。

本实验发现，心力衰竭犬模型外膜起搏比内膜起搏TDR明显增大，且外膜起搏时内膜的激动时间明显延长。由于心室肌本身的差异性，而这种差异性在改变心室壁正常激动顺序时显著增大。心外膜起搏时，心外膜除极和复极早，M细胞除极和复极晚，且APD最长，造成了TDR的增大，所以外膜起搏会增加心律失常的发生率。这也提示我们临床上可以采用中膜起搏，首先激动中膜细胞，使TDR减少防止心律失常的发生。

心力衰竭犬模型的APD、TDR比正常犬延长，表明心衰时心脏电生理异常，TDR增大。心衰时，M层心肌APD、复极时间的延长最为显著，从而导致了3层心肌TDR增大，后者导致折返性心律失常的发生。

本项目分析了不同犬之间、不同起搏部位下APD、TDR的改变。可见中膜起搏可以明显减少由外膜起搏所引起的心室肌激动顺序的逆转以及TDR的增大，这为CRT的治疗以及心律失常的治疗提供一定的临床依据。

1 McKelvie RS, Moe GW, Ezekowitz JA, et al. The 2012 Canadian Cardiovascular Society heart failure management guidelines up-date：focus on acute and chronicheart failure[J]. Can J Cardiol, 2013, 29(2):168-181.

2 Tracy CM, Epstein AE, Darbar D, et al. 2012 ACCF/AHA/HRS focused update of the 2008 guidelines for device-based therapy of cardiac rhythm abnormalities:a report of the American CoHege of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines[J]. J Am Coil Cardiol, 2012, 60(6):1297-1313.

3 Haraguehi R, Ashihara T, Nambs T, et al. Transmural dispersion of repolarization determines scroll wave behavior during ventricular tachyarrhythmias[J]. Circ J, 2011, 75(1):80-88.

4 van Gelder BM, Houthuizen P, Bracke FA. Transseptal left ventricular endocardial pacing:preliminary experience from a femoral approach with subclavian pull-through[J]. Eumpace, 2011, 13(10):1454-1458.

5 Tayeh O, Farouk W, Elazab A, et al. Potential proarrhythmic effect of cardiac resynchronization therapy[J]. J Saudi Heart Assoc, 2013, 25(3):181-189.

6 Itoh M, Yoshida A, Fukuzawa K, et al. Time-dependent effect of cardiac resynchronization therapy on ventficular repolarization and ventricular arrbythmias[J]. Europace, 2013, 15(12):1798-1804.

7 Poelzing S, Dikshteyn M, Rcsenbaum DS. Transmural conduction is not a two-way street[J]. J Cardiovasc Electmphysid, 2005,16(4):455-455.

8 白融,卜军,刘念,吕加高,等. 心室不同部位起搏对正常犬和扩张型心肌病心力衰竭犬模型在体心肌跨室壁复极离散的影响[J]. 生理学报, 2003, 55(6):722-730.

9 Iyer V, Heller V, Armoundas AA. Altered spatial calcium regulation enhances electrical heterogeneity in the failing canine left ventricle:implications for electrical instability[J]. J Appl Physiol(1985), 2012, 112(6):944-955.

10 Haqqani HM, Tschabrunn CM, Betensky BP, et al. Layered activation of epicardial scar in arrhythmogenic right ventricular dysplasia:possible substrate for confined epicardial circuits[J]. Circ Arrhythm Electrophysiol, 2012, 5(4):796-803.

Effects of pacing in left ventricular mid-myocardium in canines on ventricular electrical spreading and transmural dispersion of repolarization*

Hou Jie, Ye Xian-Cai, Guo Yan-Jun, Wang Zhi-Jian, Shen Zhong-Fei△

(Department of Human Anatomy, Jiaxing University School of Medicine, Zhejiang Jiaxing 314000)

Objective：To investigate the effects of pacing in left ventricular mid-myocardium on ventricular electrical spreading and transmural dispersion of repolarization. Methods: TDR prolonged and congestive heart failure canine models were established under drug intervention and plant heart pacing electrode. Atransmural ECG and iransmembrane action potentials were simultaneously recorded from epicardial, mid-myocardium(M), and endocacdial cells paced at epieardial, M, and endocardial layer respectively, and action potential duration(APD90) and the TDR were observed．Results: APD90was not significantly changed in epicardial, M and endocardial pacing(P>0.05)．TDR in mid-myocacdial pacing was decreased compared to epicardial pacing(33.9±5.3 ms vs.70.5±6.0 ms, P<0.01)．Even so, TDR of chronic heart failure model under TDR prolonged drug intervention in mid-myocacdial pacing was the lowest. Conclusions: When it came to mid-myocacdial pacing, current in ventricular three-dimensional electric spreading time was the shortest, and TDR produced in mid-myocacdial pacing was less than endocardial and epicardial pacing.

Electrophysiology; Transmttral dispersion of repolarization; Mid-myocardial pacing; Action potential duration

浙江省科技厅项目(编号：2014C37019)；嘉兴市科技局项目(编号：2012AY1075-6)

侯杰，男，助教，主要从事人体解剖学教学与科研工作，Email：houjie19870220@126.com。

△通讯作者：沈忠飞，男，副教授，主要从事人体解剖学教学与科研工作，Email：shzhmy169@vip.sina.com。

2015-1-11)