反復(fù)正加速度暴露及普羅帕酮干預(yù)對兔心室肌細胞復(fù)極離散度的影響

端木魯健，王 蘭，焦 琳，柳百梅，孫紅嬌，李玉茜，于心亞，黃叢春，王俊華，羅慧蘭，王建昌

(1空軍總醫(yī)院，北京100142;2鄄城縣人民醫(yī)院)

與普通人群相比，飛行人員是一個特殊的職業(yè)群體，其工作環(huán)境具有高加速度、高空低氣壓、高度應(yīng)激等特點，心律失常發(fā)生的可能性更大［1］?，F(xiàn)代高性能戰(zhàn)斗機在機動飛行中所產(chǎn)生的反復(fù)正加速度(+Gz)具有高G值、快增長率、持續(xù)時間長并可反復(fù)出現(xiàn)等特點，其加速度過載已遠遠超過飛行員的生理耐受限度［2］。因此，研究+Gz暴露條件下快速性心律失常的細胞電生理及藥物干預(yù)機制具有非常重要的意義，但這方面的研究目前尚未見文獻報道。我們于2014年1～5月進行本研究，觀察+Gz暴露及普羅帕酮干預(yù)對兔心室肌細胞跨壁復(fù)極離散度(TDR)的影響，探討+Gz誘發(fā)心律失常的細胞電生理機制及普羅帕酮的拮抗機制。

1 材料與方法

1.1 材料 小動物離心機(空軍航空醫(yī)學(xué)研究所)、小動物呼吸機(上海奧爾科特儀器有限公司)、Medlab4c-501生物信號采集系統(tǒng)(南京美易設(shè)備有限公司)、自制復(fù)合電極、醫(yī)用手術(shù)器械及縫線等。

1.2 動物及分組 體質(zhì)量2.5～3.5 kg，健康、雄性、成年新西蘭大白兔30只，由解放軍總醫(yī)院附屬第一醫(yī)院實驗動物科提供。單籠飼養(yǎng)，自然光源，實驗前適應(yīng)1周，隨機分為對照組、+Gz組和普羅帕酮干預(yù)組，每組10只。

1.3 方法

1.3.1 各組處理方法 +Gz組:使用小動物離心機進行+Gz暴露，G值增長率約為+0.5 Gz/s，逐漸達到目標值+8 Gz，于+8 Gz每次持續(xù)暴露時間為1 min，間隔3 min，3次/d，共7 d;普羅帕酮干預(yù)組:除給予+Gz暴露(方法同+Gz組)外，另給予普羅帕酮(常州制藥有限公司，國藥準字H32023905)10 mg灌胃，3次/d;對照組:與前兩組兔同時置于離心機室中，但不接受+Gz暴露，也不給予普羅帕酮灌胃。

1.3.2 TDR觀察方法 MAP復(fù)合記錄電極的制備方法參照文獻［3］。兔稱重后，以3%戊巴比妥鈉30 mg/kg經(jīng)耳緣靜脈麻醉，仰臥位固定于動物手術(shù)臺上，氣管插管，連接呼吸機，呼吸頻率設(shè)置為40次/min，潮氣量為10 mL/kg。正中剪開胸部皮膚，沿胸骨正中剪開胸骨至胸骨柄上端，注意盡量不要剪破胸膜，剪開心包膜暴露心臟，在心尖部將復(fù)合記錄電極垂直插入左心室壁，有穿透感時稍回撤電極，使心內(nèi)膜電極緊壓在心內(nèi)膜面，中層心肌的電極位于外壁心肌下約2.5 mm處，下壓針管上的移動橡膠圓盤，使心外膜電極緊壓在心外膜面上，參照電極固定于兔胸壁皮下。采用Medlab4c-501生物信號采集系統(tǒng)，儀器良好接地后，記錄電極連接線經(jīng)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換輸入計算機，調(diào)節(jié)面板上時間常數(shù)為0.2 s，濾波為50 Hz。調(diào)節(jié)圖像顯示速率及振幅，待MAP顯示穩(wěn)定后開始記錄左心室3層心肌MAP。復(fù)極達90%振幅的單相動作電位時程(MAPD90);TDR，即同一部位3層心肌最長MAPD90減最短MAPD90的差值(MAPD90max-MAPD90min)。

1.3.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS19.0統(tǒng)計軟件。計量資料以±s表示，組間比較采用單因素方差分析。P≤0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

與對照組比較，+Gz組心外膜和心內(nèi)膜MAPD90均縮短，TDR增大，P均 ＜0.05;心肌中層MAPD90雖有縮短趨勢，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。與+Gz組比較，普羅帕酮干預(yù)組心外膜和心內(nèi)膜 MAPD90均增大，TDR 縮小，P 均 ＜0.05;心肌中層MAPD90雖有增大趨勢，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。3組心室肌細胞MAPD90和TDR比較見表1。

表 1 3 組心室肌細胞 MAPD90、TDR 比較(ms，± s)

表 1 3 組心室肌細胞 MAPD90、TDR 比較(ms，± s)

注:與對照組比較，*P ＜0.05;與 +Gz組比較，#P ＜0.05

組別 n MAPD TDR對照組 10 129.20 ±7.81 139.20 ±8.14 134.20 ±8.19 13.4 90心外膜 心肌中層 心內(nèi)膜0 ±2.17+Gz組 10 112.10 ±6.72* 132.10 ±7.49 120.00 ±9.39* 28.90 ±1.85*普羅帕酮干預(yù)組 10 124.70 ±7.91# 136.50 ±8.29 129.10 ±7.20# 16.50 ±1.58*#

3 討論

人和多種哺乳動物的心室肌均由心內(nèi)膜、心肌中層及心外膜3種電生理特性不同的細胞組成，形成了心室的復(fù)極異質(zhì)性，即TDR［4］。心肌細胞由心外膜心肌細胞、心肌中層細胞和心內(nèi)膜心肌細胞組成，其中心肌中層細胞又被稱為M細胞。研究發(fā)現(xiàn)［5］，TDR的形成主要是由于各層心肌細胞復(fù)極呈現(xiàn)不均一性，在同一心動周期中，M細胞復(fù)極時間最長，心外膜和心肌中層細胞均短于M細胞，這種復(fù)極差別即是TDR產(chǎn)生的原因。

本研究發(fā)現(xiàn)，3組實驗動物心肌中層MAPD90均大于心外膜和心內(nèi)膜;與對照組比較，+Gz組3層心肌MAPD90均縮短，其中心外膜和心內(nèi)膜明顯縮短，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義，而心肌中層動作電位MAPD90雖有縮短趨勢，但兩組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。由此推測，正是因為心肌細胞自身不同的電生理特性，在 +Gz暴露條件下，不同心肌細胞MAPD90發(fā)生了不同程度的改變，進而TDR增大。

研究發(fā)現(xiàn)［6～8］，各層心肌細胞的復(fù)極不均一性會在缺血、電解質(zhì)紊亂等病理因素作用下增大，導(dǎo)致TDR增加，是形成心律失常的重要機制。另有研究認為，在心肌缺血、心肌肥厚、心力衰竭等病理條件下，TDR異常增大為心律失常的發(fā)生提供了折返基礎(chǔ)，并可誘發(fā)尖端扭轉(zhuǎn)性室速(TDP)和室顫(Vf)等惡性心律失常的發(fā)生［9，10］。

本研究結(jié)果表明，與對照組比較，+Gz組TDR明顯增大，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。TDR增加為動作電位2相折返提供了條件和基礎(chǔ)，當TDR進一步增大時，部分心肌的高電位和已恢復(fù)應(yīng)激性部分(低電位)之間就可能產(chǎn)生較大的電壓梯度，產(chǎn)生2相折返，折返連續(xù)發(fā)生即可導(dǎo)致快速性心律失常發(fā)生。由此推測，TDR的異常增大可能是+Gz誘發(fā)心律失常的細胞電生理機制。

普羅帕酮是IC類抗心律失常藥，明顯阻滯鈉通道，具有弱的β腎上腺素受體拮抗作用，能減慢心房、心室和蒲肯野纖維的傳導(dǎo)，延長動作電位時程(APD)和有效不應(yīng)期(ERP)［11］。普羅帕酮還具有輕度鈣離子通道阻滯作用［12］。Delgado等［13］用膜片鉗技術(shù)證實普羅帕酮以頻率依賴性方式阻斷心肌細胞L型鈣通道。本實驗結(jié)果表明，與+Gz組相比，普羅帕酮干預(yù)組心外膜及心內(nèi)膜MAPD90明顯增大，TDR明顯減小，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義。由此認為，普羅帕酮可減小反復(fù)+Gz引起的異常增大的復(fù)極異質(zhì)性，減少室性心律失常產(chǎn)生的基質(zhì)，有效抑制急性+Gz暴露條件下室性心律失常的發(fā)生。這一結(jié)果的產(chǎn)生可能是由于普羅帕酮在+Gz暴露條件下抑制鈉電流(INa)和L型鈣電流(ICa-L)，及普羅帕酮的β腎上腺素受體拮抗作用所致。

綜上所述，心室肌細胞MAPD90縮短及TDR增大，可能是+Gz誘發(fā)快速性心律失常的細胞電生理機制，普羅帕酮可以拮抗這種改變。

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