5/6肾切除致大鼠慢性肾衰竭模型对心房电生理特性的影响

马 嵋， 汪惠才， 魏 琴， 杨 宁， 张 玲

(新疆医科大学1第一附属医院外科手术学实验室， 2动物实验中心， 3第一附属医院临床医学研究院， 乌鲁木齐 830011)

慢性肾脏病(chronic kidney disease, CKD)是一个公认的全球性公共卫生问题，影响范围广泛[1]。据统计,全球患有CKD的成年人近5亿，且随着年龄增大而增多[2-3]。全球每年因CKD死亡的人数已超过数十万，随着时间的推移，CKD的死亡率呈逐年上升的趋势，而心源性猝死是CKD患者发生死亡的重要原因[4]。CKD人群中，发生心源性猝死的风险是正常人群的4～20倍，且随着肾小球滤过率(glomerular filtration rate，GFR)的下降，CKD患者心血管死亡率随之上升，而心律失常所造成的心血管死亡事件更为严重[5]。心房颤动(atrialfibrillation, AF)是CKD患者中最常见的心律失常，近25%的CKD患者会合并AF[6-7]。CKD本身可致心脏结构重构，使CKD患者更容易发生AF。同时，AF的存在也会加速CKD的进展，二者在疾病的进展过程中相互影响[8]。CKD是AF发生的独立危险因素，随着肾小球滤过率的降低，AF的发生率增加[9]。同样，AF的存在也增加CKD患者的死亡风险，在一项慢性肾功能不全队列研究中的亚组分析显示，AF的发生使终末期肾脏疾病进展的风险增加了一倍[10]。在动物研究中，关于CKD的研究较少。已有动物研究结果显示，CKD易发生早期后除极及发生室性心动过速[11-12]，但CKD患者发生房性心律失常的心电生理机制尚不清楚。本研究拟构建5/6肾切除CKD大鼠模型，探讨CKD大鼠的心房心电生理特性的变化。

1 资料与方法

1.1 实验动物选取SPF级雄性SD大鼠30只，8周龄，体重250～300 g，由新疆医科大学实验动物中心提供。所有实验方案均由新疆医科大学第一附属医院动物伦理管理委员会批准，实验过程均符合《动物管理和使用指南》的要求。实验环境在新疆医科大学第一附属动物实验室中进行。

1.2 5/6肾切除CKD模型的建立按照文献[13-14]中的方法，大鼠适应性饲养1周后通过随机数字表法随机分为对照组(control组)与肾衰组(CKD组)，各15只。手术时使用2%戊巴比妥钠(40 mg/kg)腹腔注射麻醉。control组大鼠麻醉成功后，备皮、取俯卧位固定，0.5%碘伏消毒皮肤，于大鼠背部正中3 cm切口，分离皮下筋膜，拉钩牵拉皮肤左背中下1/3旁正中1.5 cm 行纵切口2 cm，暴露左肾，钝性分离肾包膜；右肾暴露和肾包膜分离方法同左肾，不作手术切除。CKD组手术方法同control组，切除左肾上下极各1/3的组织，保留肾上腺，使用止血纱布进行止血后放回腹腔，结扎右侧肾蒂，切除全部右肾，止血后逐层缝合皮肤，术后肌肉注射青霉素20万单位，预防感染，制备成5/6肾切除肾衰大鼠模型。

1.3 血清指标的测定所有大鼠麻醉后，分别于手术前、手术后6周经内眦静脉采集血液样本，通过生化仪测定各组肌酐、尿素氮含量。

1.4 超声心动图所有大鼠麻醉后，分别于手术前、手术后6周进行经胸心脏超声检查。分别测量室间隔收缩末期厚度(inter-ventricular septum end-stolic thickness,IVSs)、室间隔舒张期厚度(interventricular septum diastolic thickness,IVSd)、左心室后壁厚度(left ventricular posterior wall diameter,LVPWd)、左室舒张期左室容积(left ventricular diastolic diameter,LVIDd)、左心房内径(left atrial diameter,LAD)、左室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)，上述指标均测量4个心动周期后，取其平均值。

1.5 心率、血压的测定所有大鼠麻醉后对手术前、手术后6周进行标准肢体导联心电图测量，测量其心率的变化。在6周时暴露大鼠颈动脉，通过颈动脉采用LEAD7000电生理仪(中国，四川锦江电子)测量血压。

1.6 心房有效不应期(atrium effective refractory period，AERP)、房颤诱发率的测定所有大鼠于手术前、手术后6周采用LEAD7000电生理仪(中国，四川锦江电子)进行测定。采用S1S2 递减刺激测量心房有效不应期，S1∶S2=8∶1，连续测量3次，取其平均值；AF诱发率的测定通过Burst刺激法完成，其刺激时间5 s，频率20 Hz，4倍舒张期阈值电压，分别给予3次。并记录刺激后非持续性或持续性心律失常的诱发情况。

2 结果

2.1 动物模型制备的一般情况本实验使用动物30只,动物成活数量为24只,实验过程中死亡6只。本实验显示，CKD组大鼠体重增长缓慢，食欲差，活动较对照组减少。

2.2 两组大鼠血清生化检测结果的比较所有动物采集术前及术后6周后的静脉血，进行尿素氮(UREA)，肌酐(Cre/Cre-P)的检测。结果显示，control组6周后的UREA、Cre/Cre-P水平与术前比较，差异无统计学意义(P>0.05)；CKD组6周后的UREA、Cre/Cre-P较术前均显著增加，差异具有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 两组大鼠血清生化检测结果的比较

2.3 两组大鼠体重、心脏重量、心脏/体重比值、残余肾重量的比较针对两组大鼠6周后体重、心脏重量、心脏/体重比值、残余肾重进行比较。结果显示，两组术前体质量一致，6周后CKD组体质量与control组比较显著降低，差异具有统计学意义(P<0.01)；CKD组心脏重量、心脏/体质量比值、残余肾重量与control组比较显著升高，差异具有统计学意义(P<0.01)，见表2。

表2 两组大鼠体重、心脏重量、心脏/体重比值，残余肾重量的比较

2.4 两组大鼠超声心动图结果比较与control组比较，CKD组室间隔收缩末期厚度(IVSs)、室间隔舒张期厚度(IVSd)均显著增加,左室后壁厚度显著增加，差异具有统计学意义(P<0.01)；左心房内径增大，但左室射血分数无显著变化，差异无统计学意义(P>0.05)，见图1。

注：a，IVSd为室间隔收缩末期厚度/mm; b, IVSs为室间隔舒张期厚度/mm; c, LVPWd为左室后壁厚度; d, LVIDd为左室舒张期左室容积; e, LVEF为左室射血分数； f, LAD为左房内径。与control组比较， *P<0.01。

2.5 两组大鼠心率、血压结果的比较血流动力学测量结果显示，5/6肾切除6周后，CKD组心率、收缩压及舒张压与control组比较均显著增加，差异有统计学意义(P<0.01)，见表3。

表3 两组大鼠心率、血压的比较

2.6 两组大鼠AERP及房颤诱发率的比较两组大鼠心电生理检查结果显示，与control组比较，CKD组心房有效不应期显著缩短，AF诱发率显著增加，差异具有统计学意义(P<0.01)，见表4、图2。

表4 两组大鼠AERP、房颤诱发率的比较

注：control 组burst刺激后为窦性心律；CKD组burst刺激后为AF心律。

3 讨论

本研究评估了5/6肾切除对大鼠一般情况、肾脏功能的影响。在接受5/6肾切除6周后，大鼠摄食减少，体质量增加缓慢，出现高血压、尿素氮、肌酐增加，残余肾代偿性显著增大甚至重于对照组的单侧肾脏，但仍无法代偿肾脏的功能，这些是CKD的主要特征。5/6肾切除作为CKD的经典模型和已有的研究结果一致，证明造模成功[13-15]。

CKD患者尿毒症毒素增加，包括硫酸吲哚酚、p-甲酚、硫酸脂、甲状旁腺激素、尿酸等。已有的研究显示，尿毒症毒素可能通过促进心肌细胞纤维化，诱发AF[16]。CKD患者常伴有钙磷紊乱，从而使心肌细胞的自律性、兴奋性及传导性异常，引起AF。而需要透析的患者，常伴高血钾、低血钾都会引起心肌细胞自律性和兴奋性的改变，诱发AF的发生。本研究，虽证实了CKD大鼠AF诱发率显著增加但尚缺乏心肌纤维化的验证。本研究结果显示，CKD大鼠心率显著增快，血压增高，而这些都是交感神经兴奋性增高的体现，而心脏超声结果显示，CKD引发了射血分数保留的心衰以左房，左室内径增大，室间隔及左室后壁增厚为主。心脏重量增加，心脏重量/体重比增大，都从组织学进一步验证了CKD大鼠心脏的变化结果和心脏超声结果一致。CKD的病理生理过程中，交感神经兴奋，肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)激活已有研究显示，随CKD的进展，RAAS活性增加，血压的钠敏感性增加，血管内皮功能失调及动脉僵硬度增加，动脉血压升高。进而引起左心负荷增大，左室肥厚，心房压增加进而心房增大和重塑[17]，进而促进了AF的发生。一项纳入341 CKD患者的研究显示在随访7.4年间CKD患者心率变异性降低[18]。交感激活是房颤的重要诱发和维持机制。肾脏去神经支配后，交感神经活动降低，房颤发生减少，证明肾交感神经活动在房颤中的关键作用。CKD患者肾损伤引起的自主神经紊乱，主要表现为交感激活、迷走抑制，参与了房颤的发生发展。增强的交感神经主要通过增加细胞内钙浓度,增加心脏的自律性和触发活动[19]。

综上所述，CKD与房颤有诸多共同危险因素，如高龄、高血压、电解质紊乱、心力衰竭等[20-22]，同时合并有共同的病理、生理机制，如交感神经激活[23]、RAAS异常激活、炎症反应、氧化应激、组织纤维化及CKD的血液动力学紊乱等,这些机制相互作用,共同促进了房颤的发生和维持。