四个不同种属动物肢体II导联心电图比较

谭莹，苏敏，廖伟，史新辉，杨宏博，毛勇，徐红花，师廷川，李勇，那敏，王京昆

(云南白药集团创新研发中心，云南省药物研究所，云南省中药和民族药新药创制企业重点实验室，昆明　650111)



四个不同种属动物肢体II导联心电图比较

谭莹，苏敏，廖伟，史新辉，杨宏博，毛勇，徐红花，师廷川，李勇，那敏，王京昆*

(云南白药集团创新研发中心，云南省药物研究所，云南省中药和民族药新药创制企业重点实验室，昆明650111)

【摘要】目的对比格犬、恒河猴、日本大耳白兔、树鼩四个不同种属实验动物的ECG-II进行分析比较，归纳其ECG-II的特点，旨在为上述动物在安评中的运用提供参考。方法选择成年比格犬、恒河猴、日本大耳白和树鼩，分别对其在清醒状态下的ECG-II进行描记和分析，并对ECG-II各项指标进行测量分析。结果与结论不同种属动物均为窦性心律，在波型方面基本一致，未出现特异性改变，但不同动物在QRS波群和T波形态上具有一定差异；各指标测定结果显示，日本大耳白兔P波、T波振幅和树鼩心率分别小于和快于其他种属动物。

【关键词】比格犬；恒河猴；日本大耳白兔；树鼩；心电图，ECG-II

Comparison of the ECG lead II characteristics in four

随着药物临床前安全性评价工作发展和毒理学专业化进程，实验动物在药物安全性评价中的合理应用日益受到关注，而心电图中的肢体Ⅱ导联(electrocardiogram-II, ECG-II)作为考察动物生物学特性的重要指标之一，其重要地位不言而喻。本文通过分析探讨四种实验动物ECG-II相关指标和波型特点，旨在建立本中心实验室的相关基础特征数据，为今后的研究奠定基础。

1材料和方法

1.1实验动物

普通级比格犬50只，雌雄各半，8.0～9.5月龄，8.0 ～13.0 kg，青岛博隆实验动物有限公司【SCXK(鲁)2012 -0003】。普通级恒河猴24只，雌雄各半，3.6～5.0周岁，3.5～10.6kg，中国科学院昆明动物研究所【SCXK(滇)K2013-0005】。普通级日本大耳白兔80只，雌雄各半，3～4月龄，2.4～3.0 kg，昆明市艾尼莫实验动物养殖中心【SCXK(滇)K2012-0002】。普通级树鼩15只，雌性7只，雄性8只，6～12月龄，110～160g，来源于中国科学院昆明动物研究所实验动物开发中心【SCXK(滇)K 2012-0001】。以上动物均饲养于本中心普通环境动物实验室【SYXK(滇)K 2012-0001】。

1.2测定仪器

心电检测：美国Biopac公司，MP150十六道生理信号采集分析系统及配套的针式电极。血清生化学检测：Beckman Coulter. Inc，Unicel DxC600全自动生化分析仪。

1.3测定时间

动物经检疫及适应性饲养后测定ECG-II 2次，其中恒河猴、树鼩、比格犬检疫及适应性6周，间隔4周；日本大耳白检疫及适应性4周，间隔2周。

1.4固定方法

比格犬自然站立位；恒河猴自然坐立位；日本大耳白和树鼩自然俯卧位。动物固定后，将针式电极刺入四肢相应部位皮下，待其稳定后进行测定和采集。

1.5测定指标

P波时限、P波振幅、PR间期、QRS间期、QT间期、ST段偏移量、R波振幅、T波振幅、心率，并以QTc=QT间期-0.087 (RR间期-1000)对QT间期进行校正。

1.6统计方法

2结果

2.1基本波型特点

图1-4为四种参考清醒动物ECG-II波型，四种动物基本波型特点雌雄动物之间的差异不明显。

2.1.1P波

四种动物均呈直立正向，波顶钝圆光滑或波顶略尖，无明显切迹或偶见轻度切迹呈双峰状；P-QRS-T规律出现，节律基本均齐。其中，比格犬普遍存在典型呼吸性心律不齐，该现象发生率分别为14%和11%。

2.1.2QRS波群

四种动物均表现为R波与T波相比，R较高或窄深、波峰或波谷尖锐，可有轻度含糊。但除比格犬QRS波群多呈Rs或qRs，且R波为正向波，Q、S波为负向波，其余三个种属动物的QRS波群变异较为明显且形态多样，变异率分别为恒河猴37.5%、33.3%，日本大耳白55%、58.8%，树鼩60%、66.7%，波型主要呈现为qRs、qR、QR、rs、Qrs、rS，R波多为正向波，Q、S波为负向波，偶见个别动物R波负向，以树鼩QRS波群变异最为明显。

2.1.3T波

四种动物的T波低、圆钝、宽，其前肢长、后肢短，为非对称型，T波与QRS的主波方向一致，直立、正向，偶有高尖、低平，波顶轻度切迹呈双峰状或出现T波双向、倒置，部分动物可见T波、P波融合。其中，恒河猴出现T波高尖(与R波平齐甚至高于R波)和比格犬出现T波双向或倒置的概率略高，概率分别为50%、54.2%和2%、6%。

2.1.4ST段

四种动物普遍存在一定程度的向上或向下偏移，但无特异性改变。

图1　比格犬ECG-II　　Fig.1　ECG laed II of a Beagle dog

图2　恒河猴ECG-II　　Fig.2　ECG lead II of a rhesus monkey

2.2测定数据

结果表明：日本大耳白P、T波明显小于和树鼩心率明显快于其他种属动物。详见表1-4。

图3　日本大耳白兔ECG-II　　Fig.3　ECG lead II of a Japanese white rabbit

图4　树鼩ECG-II　　Fig.4　ECG lead II of a tree shrew

Tab.1Measurement of P wave interval, PR interval, width of QRS, QT interval and QTc of the female animals

种属Species动物数nP波时限PwaveintervalPR间期PRintervalQRS间期WidthofQRSQT间期QTintervalQTc间期QTc比格犬Beagledog250.0652±0.00580.0863±0.00840.0755±0.00640.210±0.0180.258±0.014恒河猴Rhesusmonkey120.0511±0.00770.0707±0.00820.0704±0.01030.189±0.0360.234±0.027大耳白兔Jpnwhiterabbit400.0377±0.00540.0509±0.00730.0611±0.00710.158±0.0240.216±0.022树鼩Treeshrew70.0259±0.00310.0346±0.00360.0573±0.00620.117±0.0280.191±0.026

Tab.2Measurements of P wave interval, PR interval, width of QRS, QT interval and QTc of the male animals

种属Species动物数nP波时限PwaveintervalPR间期PRintervalQRS间期WidthofQRSQT间期QTintervalQTc间期QTc比格犬Beagledog250.0629±0.00450.0847±0.00690.0771±0.00560.202±0.0110.249±0.010恒河猴Rhesusmonkey120.0505±0.00940.0727±0.01020.0676±0.00960.175±0.0290.254±0.024大耳白兔Jpnwhiterabbit400.0375±0.00450.0495±0.00690.0617±0.00610.142±0.0290.218±0.015树鼩Treeshrew70.0277±0.00430.0334±0.00250.0567±0.00540.113±0.0330.190±0.043

Tab.3Measurements of P wave amplitude, R wave amplitude, T wave amplitude, ST shift and HR of the female animals

种属Species动物数nP波振幅/mvPwaveamplitudeR波振幅/mvRwaveamplitudeT波振幅/mvTwaveamplitudeST偏移量/mvSTshiftQTc间期/minHR比格犬Beagledog250.316±0.0631.476±0.3920.349±0.1650.0372±0.0363137.1±20.8恒河猴Rhesusmonkey120.214±0.0680.553±0.4040.268±0.1370.0470±0.0491234.0±43.6大耳白兔Jpnwhiterabbit400.0701±0.02750.140±0.0590.0894±0.03170.0339±0.0394260.9±37.2树鼩Treeshrew70.132±0.0680.223±0.1840.177±0.1440.0171±0.0674457.9±69.9

2.3不同种属动物血清CK、LDH、ALP检测结果

结果表明：除恒河猴外，其余各种属动物仅进行CK、ALP检测，结果均在本中心正常参考值范围内，初步排除动物患有心脏疾病的可能。详见表5(注：表中数据为两次检测的平均值)。

Tab.4Measurements of P wave amplitude, R wave amplitude, T wave amplitude, ST shift and HR of the male animals

种属Species动物数nP波振幅/mvPwaveamplitudeR波振幅/mvRwaveamplitudeT波振幅/mvTwaveamplitudeST偏移量/mvSTshiftQTc间期/minHR比格犬Beagledog250.311±0.0691.621±0.4050.379±0.1390.0384±0.0552128.1±18.0恒河猴Rhesusmonkey120.206±0.0740.5563±0.3110.260±0.1410.0454±0.0488228.5±37.9大耳白兔Jpnwhiterabbit400.0715±0.03250.146±0.0470.0940±0.03890.0329±0.0401278.9±40.3树鼩Treeshrew70.144±0.0710.215±0.1760.187±0.1510.0183±0.0754473.9±82.9

Tab.5Serum levels of CK, LDH and ALP of the female and male animals

注：表中Beagle犬、日本大耳白和树鼩的LDH未进行检测.

Note. the LDH of Beagle dog, Jpn white rabbit and tree shrew had not tested.

3讨论

3.1波型分析

3.1.1相似性

比格犬、恒河猴、日本大耳白和树鼩在ECG -II波型方面大体一致，均可见：①P波呈直立正向，波顶钝圆光滑或波顶略尖。②QRS波群中，R波一般较高或窄深，波峰或波谷尖锐，可有轻度含糊。③T波低、圆钝、宽、其前肢长，后肢短，为非对称型，偶有高尖、低平，波顶轻度切迹呈双峰状或出现T波双向、倒置。④ ST段均有一定程度的偏移。

3.1.2差异性

主要表现在以下几个方面：①比格犬普遍存在典型的呼吸性心律不齐(或称窦性心律不齐)。依照拟定的心律不齐判断标准：窦性P波，P波后有QRS， P-R周期明显不等，本研究中比格犬该现象发生率约为12.5%，与国内相关文献报道基本一致。绝大多数的窦性心律不齐都和呼吸及迷走神经张力变化有关，此种心跳快慢的变化随呼吸运动呈周期性改变[1、2]。研究也发现[3]，该现象的发生率与比格犬的自发病变-心肌纤维溶解现象的比例非常接近，因此，在试验过程中需积累大量背景数据，排除动物自发病变对试验的影响。②与比格犬相比较，其余三个种属动物QRS波群变异较为明显且形态多样，波型主要呈现为qRs、qR、QR、rs、Qrs、rS， R波多为正向波，Q、S波为负向波，偶见R波负向，其中恒河猴的QRS波群形态主要为qR和rS，日本大耳白为rs和rS，树鼩QRS波群变异最为明显，部分甚至难以区分各波起始位置。其中恒河猴QRS波群变化与相关文献报道基本一致[4]。③研究认为，可能引发T波变动的因素很多，原发性主要见于心肌损伤、心肌缺血、电解质紊乱、恐惧、焦虑导致的交感神经兴奋性增高，呼吸时因膈肌呈规律性升降导致心脏位置发生相应转动，以及前肢位置的改变[5]。本研究结合血清生化学CK、LDH、ALP等指标的检查，已初步排除动物发生心脏疾病和体位改变的影响，故推测恒河猴T波高尖，比格犬T波双向和倒置等可能与动物焦虑等情绪变化导致的交感神经兴奋性增高或呼吸时心脏位置发生相应转动有关。

综上，可认为四种动物清醒状态的ECG -Ⅱ波型变化以比格犬最接近于人类，其次是恒河猴，日本大耳白和树鼩各波型变异较大，其中以树鼩QRS波群的变异尤为明显。

3.2ECG lead-II各指标分析

3.2.1间期指标

本研究结果显示，四种动物的时间指标：P波时限、PR间期、QRS间期、QT间期及QTc与动物的体型、体重呈现正相关；心率与体型、体重呈现负相关，但其数值波动与体重变化的关系仅为一种趋势性改变。上述变化特点与文献报道研究结果基本相符，其原因可能为心脏受交感，迷走神经双重支配，交感神经兴奋时，表现为心率加快心搏加强，传导速度加快，兴奋增加，不应期缩短，冠状动脉扩张，即PR间期、QT间期缩短，P波、T波增大；同时体型较小，体重较轻的动物神经兴奋性较强[6]。因此，相比较而言体型最小，体重最轻且生性胆小易受惊吓的树鼩，在检测过程中，因交感神经兴奋性大幅度增加导致其心率加快，甚至早搏，QT间期缩短，T波出现高尖、底窄，这与相关文献报道均相符[7]。

3.2.2振幅指标

日本大耳白的P波、R波和T波振幅均明显小于其余三个种属动物，除日本大耳白以外，比格犬、恒河猴和树鼩在上述3个指标的数值变化上仍然呈现与动物体型、体重呈正相关的趋势；从本研究原始数据可以发现，ST偏移量数据差异较大，这种差异不仅体现在不同种属动物之间，而且同一种属不同动物，甚至同一动物在不同测定时间也存在较大差别，且没有任何规律，提示在研究过程中，需注意甄别该指标变化与药物的相关性。

3.3注意事项

影响动物ECG lead II检测的因素较多，主要包括动物自身因素(如动物种属、性别、年龄、健康状态等)和人为操作因素(如动物状态、体位、仪器等)两个方面，而多种因素间还有可能产生叠加累积或者相互抵消作用，在研究中需加以严格控制。值得一提的是动物饲养方式、条件等对于动物的健康状态具有很大影响，处于应激或者亚健康状态的动物虽然在一般行为、体征，甚至血清生化学、血液学相关指标检测方面均无明显异常，但据文献报道[8]，亚健康比格犬心脏的泵血功能会出现障碍，该种情况的发生会对药物安全性评价工作产生很大干扰，造成假阳性结果。此外动物由各种原因引发的交感神经或副交感神经功能紊乱，也会引起ECG lead II波型异常和多个指标异常波动，这种情况在研究中普遍存在，我们可运用心率变异性等指标进行甄别[9]，也可进行了血清生化学、血液学、体温、尿液、粪便等多指标的检测，综合、全面的反应动物机体状态，排除疾病等引起的ECG-Ⅱ检测异常。

本研究对常用的四个种属动物的ECG -II进行了比较研究，结果提示：首先，虽然用清醒动物进行心血管系统方面的研究较麻醉动物具有明显优势，可以排除麻醉动物活动和测定时长受限等因素对所获数据稳定性、准确性、有效性的干扰，在增加检测灵敏度的同时可排除使用麻醉剂对动物的干扰，但对于部分实验动物，例如：树鼩、大鼠、小鼠、豚鼠等，为提高ECG lead II检测的准确性，应采用适当的方式对动物进行麻醉，但需注意控制麻醉时间、深度及麻醉剂的选择。其次，虽然ECG lead II虽具有P波、QRS综合波主波及T波均向上，波型具有简单、直观，测量便捷等特点，但其所能获得的心电信息是相当有限，特别是需要对某些病变进行确证和甄别正常心电图变异的时候，因此在后续研究中增加其他导联十分必要。

参考文献

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研究报告

different species of animals

TAN Ying, SU Ming, LIAO Wei, SHI Xin-hui, YANG Hong-bo, MAO Yong,

XU Hong-hua, SHI Ting-chuan, LI Yong, NA Ming, WANG Jing-kun

(Yunnan Baiyao Group Innovation and R&D Center, Yunnan Institute Of Materia Medica, Yunnan Province

Company Key Laboratory for TCM and Ethnic Drug of New Drug Creation, Kunming 650111, China)

【Abstract】ObjectiveThe ECG lead II characteristics of Beagle dog, rhesus monkey, Japanese white rabbit and tree shrew were analyzed and summarized to provide reference for drug safety evaluation studies. MethodsThe ECG lead II of healthy adult Beagle dog, rhesus monkey, Japanese white rabbit and tree shrew were recorded to determine the interval of P, PR, QT (QTc), the QRS waves and amplitude of P, R, T waves and the ST shift. Results and ConclusionAll the animals had sinus rhythm. All the four species of animals had similar ECG pattern with no particular specific changes, but had some differences of the QRS wave group and T wave. The amplitude of P and T waves in Japanese white rabbit was smaller, and the heart rate of tree shrew was faster than that of the other species of animals.The ECG lead Ⅱ database of the Beagle dog, rhesus monkey, Japanese white rabbit and tree shrew is established.

【Key words】Beagle dog; Rhesus monkey; Japanese white rabbit; Tree shrew; ECG laed II

[收稿日期]2014-11-05

Doi:10.3969/j.issn.1005-4847.2015.02.017

【中图分类号】Q95-33

【文献标识码】A

【文章编号】1005-4847(2015) 02-0194-05

[通讯作者]王京昆，男，正高级工程师，研究方向：新药研发和药物安全性评价。 E-mail: wjkyimm@163.com

[作者简介]谭莹(1979-)，女，博士，高级工程师，研究方向：药物安全性评价。E-mail: ty1203@163.com