多部位絕對不應(yīng)期電刺激對慢性心力衰竭兔心功能的影響

多部位絕對不應(yīng)期電刺激對慢性心力衰竭兔心功能的影響

秦晨齊曉勇李英肖1黨懿1寧彬劉惠良1張飛飛

(河北醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，河北石家莊050051)

摘要〔〕目的通過升主動脈套扎法建立兔壓力負(fù)荷過重型慢性心力衰竭(CHF)模型，觀察絕對不應(yīng)期電刺激對兔CHF模型心功能的影響，同時比較多部位刺激是否較單部位刺激更為有效和安全。 方法30只健康新西蘭大白兔通過升主動脈根部縮窄建立兔CHF模型，根據(jù)心臟收縮調(diào)節(jié)(CCM)電極放置部位隨機分為單部位刺激組、雙部位刺激組和三部位刺激組。三組均每天刺激6 h，連續(xù)刺激7 d。于刺激前后采用無創(chuàng)心臟超聲(UCG)檢測心功能、雙抗體夾心ABC-ELISA法檢測血漿腦鈉肽(BNP)。結(jié)果CCM刺激前三組超聲心功能各項指標(biāo)無明顯差別(P>0.05)。CCM刺激7 d以后，三組左心室收縮末期內(nèi)徑(LVESD)、左心室舒張末期內(nèi)徑(LVEDD)較刺激前均明顯下降，三部位刺激組和雙部位刺激組LVESD、LVEDD下降程度較單部位明顯(P<0.05),三部位刺激組與雙部位刺激組下降程度未見明顯差異(P>0.05)。三組左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)、左室短軸縮短率(LVFS)均明顯升高，雙部位及三部位刺激組升高較單部位更加明顯(P<0.05)，雙部位與三部位升高程度未見明顯差異(P>0.05)。CCM刺激前血漿BNP水平三組相比無明顯差別(P>0.05)。CCM刺激7 d后血漿BNP水平雙部位刺激組、三部位刺激組降低程度較單部位刺激組明顯(P<0.05)，三部位與雙部位刺激組相比降低程度水平?jīng)]有明顯變化(P>0.05)。結(jié)論絕對不應(yīng)期電刺激可增加CHF心肌的收縮力，改善心功能；兩部位刺激與三部位刺激較單部位刺激可更好地改善心功能，兩部位同時刺激與三部位同時刺激在改善心功能方面未見明顯差異。

關(guān)鍵詞〔〕絕對不應(yīng)期；電刺激；心力衰竭；心功能

中圖分類號〔〕R363〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A〔

基金項目：河北省自然科學(xué)

通訊作者：齊曉勇(1959-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事心血管臨床研究。

1河北省人民醫(yī)院心臟中心

第一作者：秦晨(1987-)，女，碩士，醫(yī)師，主要從事心血管介入研究。

心力衰竭是各種心臟結(jié)構(gòu)或功能性疾病導(dǎo)致心室充盈及(或)射血能力受損而引起的一組綜合征，其治療一直是醫(yī)學(xué)界治療的難點和熱點，由于傳統(tǒng)藥物治療效果有限，近年來非藥物治療方法受到人們重視〔1～3〕，其中，心臟收縮調(diào)節(jié)(CCM)由于其良好的發(fā)展前景，本研究通過采用升主動脈套扎法建立兔慢性心力衰竭(CHF)模型，對心衰動物在體心臟給予絕對不應(yīng)期電刺激，采用心臟超聲各指標(biāo)及血漿BNP的變化來了解CCM治療對CHF兔心功能的影響，同時觀察多部位刺激是否較單一部位刺激更為有效和安全。

1材料和方法

1.1 實驗動物選用6月齡健康新西蘭大白兔30只為實驗對象，由河北醫(yī)科大學(xué)動物實驗中心提供，體重2.5～3.5 kg，雌雄不拘。

1.2 CHF動物模型的建立30只新西蘭大白兔隨機分為單部位刺激組(S-CCM)、雙部位刺激組(D-CCM)和三部位刺激組(T-CCM)，每組10只。3%戊巴比妥鈉溶液1 ml/kg麻醉后，于胸骨左緣2、3、4肋間區(qū)，打開胸腔，于升主動脈根部遠(yuǎn)端1.0 cm處游離升主動脈根部，測量主動脈周長，環(huán)扎縮窄后周長為原周長的60%。S-CCM組將小兒用臨時起搏電極彎針端縫合于左室前壁；D-CCM組將兩根小兒用臨時起搏電極彎針端分別縫合于左室前壁及左室側(cè)壁；T-CCM組將三根小兒用臨時起搏電極彎針端分別縫合于左室前壁、左室側(cè)壁及左室后壁。保持裸露導(dǎo)線與心肌組織接觸，且與胸壁組織絕緣，直針端通過皮下穿刺固定與頸部，留待以后CCM電刺激。

1.3 CHF模型的篩選CHF模型建立成功的標(biāo)準(zhǔn)：心輸出量下降30%或(和)左室舒張末壓上升至2.4 kPa以上 。

1.4 心臟絕對不應(yīng)期電刺激動物造模成功后，暴露頸部電極直針端連接刺激儀(BARD MICROPACE EPS320心臟電生理刺激儀，德國)，通過心電的R波觸發(fā)刺激儀發(fā)放CCM刺激(R波感知后30 ms，持續(xù)2 ms，電壓7 V)，每天刺激6 h，連續(xù)刺激7 d。

1.5 超聲心動圖檢測所有實驗動物于CHF模型制造后，心臟絕對不應(yīng)期電刺激前、后使用Prosound a10超聲診斷儀(日本ALOKA公司)在二維超聲下取左室長軸切面，將M超取樣線置于二尖瓣腱索水平，垂直于室間隔及左室后壁，測定左心室收縮末內(nèi)徑(LVESD)、左心室舒張末內(nèi)徑(LVEDD)、左心室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)、左室短軸縮短率(LVFS)，每一超聲測定值取3個連續(xù)心動周期測量均值。

1.6 血漿BNP測定所有CHF動物模型于絕對不應(yīng)期電刺激前、后經(jīng)耳緣靜脈取血測定血漿BNP，采用上海西塘公司的兔腦鈉肽酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)試劑盒。

1.7 統(tǒng)計學(xué)方法采用SAS8.0統(tǒng)計軟件行t檢驗、方差分析及SNK-q檢驗。

2結(jié)果

2.1 動物存活狀況 采用升主動脈套扎法將30只新西蘭大白兔制作CHF模型，模型制作中單部位組因麻醉意外死亡1只，雙部位組因氣胸死亡1只，三部位組因電極刺破心臟死亡2只，3個月后存活并符合造模成功標(biāo)準(zhǔn)(LVEF<30%)的單部位8只，雙部位8只，三部位8只。

2.2 心臟超聲結(jié)果符合心衰標(biāo)準(zhǔn)的24只動物CCM治療前，三組間超聲測量LVESD、LVEDD、LVEF、LVFS相比較無明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。CCM刺激7 d后，三組LVESD、LVEDD較刺激前均明顯下降，T-CCM組和D-CCM組LVESD、LVEDD下降程度較單部位明顯(P<0.05),D-CCM組與D-CCM組下降程度未見明顯差異(P>0.05)；三組LVEF、LVFS明顯升高，D-CCM及T-CCM組升高更加明顯(P<0.05)；D-CCM組與T-CCM組升高程度未見明顯差異(P>0.05)。見表1。

2.3 BNP結(jié)果CCM刺激前血漿BNP水平三組相比無明顯差別(P>0.05)。CCM刺激后血漿BNP水平三組均下降，D-DCM組、T-CCM刺激組降低程度較S-CCM組明顯(P<0.05)，T-CCM組相比降低程度水平?jīng)]有明顯變化(P>0.05)。見表2。

表1　心臟超聲結(jié)果

與S-CCM組比較：1)P<0.05

表2　CCM刺激前后血漿BNP水平

與S-CCM組比較：1)P<0.05;與同組刺激前比較：2)P<0.05

3討論

在過去10年里,心力衰竭的治療模式發(fā)生了巨大變化,治療目的已從過去的改善臨床癥狀和血流動力學(xué)異常,轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄嗌窠?jīng)-內(nèi)分泌的過度激活和抑制心臟重塑,從而改善心力衰竭患者長期預(yù)后及降低病死率〔4〕。雖然藥物治療已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，但仍有部分病人治療效果欠佳。

CCM可以延長心肌細(xì)胞動作電位的時程，使Ca2+內(nèi)流增多，進(jìn)一步使肌質(zhì)網(wǎng)中Ca2+的儲備量和釋放量增加，從而影響興奮-收縮耦聯(lián)過程，增強心肌收縮力，改善心力衰竭。Burkhoff等〔5〕發(fā)現(xiàn)CCM 刺激使心肌細(xì)胞動作電位時程延長，提示CCM信號可能延長動作電位的平臺期，使Ca2+內(nèi)流增加，從而增強心肌細(xì)胞的收縮力。CCM信號不但使心臟局部的收縮力明顯提高，而且使得全心功能都得以改善〔5，6〕。CCM治療不僅對刺激部位局部心肌細(xì)胞起到增強收縮力的作用，對于遠(yuǎn)離刺激部位的心肌細(xì)胞也有作用，其可能機制有：①縫隙連接，使一個區(qū)域的分子內(nèi)環(huán)境的變化，傳遞到遠(yuǎn)離此區(qū)域的部位；②CCM治療可以影響到足量的心肌細(xì)胞，達(dá)到提高整體左室功能的效果〔7～10〕。CCM信號對全心功能的改善源于其對局部收縮力的增強,至少急性期并非通過非特異性的全身途徑如興奮交感神經(jīng)來起作用〔11〕，對于CCM刺激后交感及迷走神經(jīng)的變化是否參與心肌收縮力增強，目前尚未有明確的結(jié)論〔12，13〕。

以往實驗多研究單個部位CCM作用，Mohri等〔14,15〕認(rèn)為CCM對收縮功能的影響與部位相關(guān),且多點聯(lián)合刺激對心功能的改善更為顯著。而后他們在健康犬心臟上就多點CCM 信號刺激(前壁中部+前壁基底部；前壁中部+側(cè)壁) 驗證了該結(jié)果，Callans等〔15〕采用夾閉豬心左回旋支動脈造成供血處的心肌缺血冬眠,將兩個CCM信號電極分別安置在左室側(cè)壁和前壁的心外膜,測定側(cè)壁、前壁以及兩點聯(lián)合刺激下局部和全心功能的改善程度，獲得類似的研究結(jié)果〔14～16〕。以上實驗研究表明，兩部位刺激較單部位刺激在改善心功能方面更有效。本研究發(fā)現(xiàn)：①雙部位刺激相比于單部位刺激在改善心臟功能方面更為優(yōu)越。②三部位刺激與雙部位刺激在改善心功能方面結(jié)果相似，三部位刺激效果并未優(yōu)于兩部位刺激。其原因可能為：兩部位同時刺激使更多的鈣離子內(nèi)流，增強收縮力，改善心力衰竭。CCM對乳頭肌張力的作用存在著Ca2+濃度量效反應(yīng)，低Ca2+濃度下CCM增加乳頭肌的最大張力(PT)的作用最明顯，隨著Ca2+濃度的增高而作用減弱。當(dāng)Ca2+濃度進(jìn)一步增高時，PT不再增加〔17〕。三部位同時刺激時，鈣離子內(nèi)流在兩部位刺激時已達(dá)到飽和狀態(tài)，多部位刺激并不能使更多的鈣離子內(nèi)流。本研究結(jié)果表明兩部位同時刺激已達(dá)到一定效果，無需采用多部位刺激改善心力衰竭。

CCM的治療主要針對心室收縮能力下降的心衰患者，其臨床適應(yīng)證較心臟再同步化治療等其他非藥物治療手段更為廣泛〔18，19〕。相信隨著研究的進(jìn)一步深入，CCM必將在CHF非藥物治療中占有重要地位。

4參考文獻(xiàn)

1Kadish A,Nademanee K,Volosin K,etal.A randomized controlled trial evaluating the safety and efficacy of cardiac contractility modulation in advanced heart failure〔J〕.Am Heart,2011;161(2):329-37.

2Sbruzzi G,Ribeiror A,Schhaanb D,etal.Functional electrical stimulation in the treatment of patients with chronic heart failure:a meta-analysis of randomized controlled trials〔J〕.Eur J Cardiovasc Prev Rehabil,2010;17(3):254-60．

3Abraham WT,Nademanee K,Volosin K.Subgroup analysis of a randomized controlled trial evaluating the safety and efficacy of cardiac contractility modulation in advanced heart failure〔J〕.Cardtol Fail,2011;17(9):710-7．

4于書云.慢性心力衰竭的治療進(jìn)展〔J〕.工企醫(yī)刊，2011;4(2):88-90.

5Burkhoff D,Shemer I,Felzen B,etal. Electric currents applied during the refractory can modulate cardiac contractility in vitro and in vivo〔J〕. Heart Fail Rev,2001;6(9):27.

6Pappone C,Rosanio S,Burkhoff D,etal. Cardiac contractility modulation by electric currents applied during the refractory periodin patients with heart failure secondary to ischemic or idiopathic dilated cardiomyopathy〔J〕. Am J Cardiol,2002;90(12):1307-13.

7Lawo T,Borggrefe M,Butter C,etal.Electrical signals applied during the absolute refractory period:an investigational treatment for advanced heart failure in patients with normal QRS duration〔J〕. J Am Coll Cardiol,2005;46(12)：2229-36.

8Morita H,Suzuki G,Haddad W,etal.Cardiac contractility modulation with non excitatory electric signals improves left ventricular function in gods with chronic heart failure〔J〕. J Cardiol Fail,2003;9(1):69.

9Morita H,Suzuki G,Haddad W,etal.Long-term effects of non-excitary cardiac contractility modulation electric signals on the progression of heart failure in dogs〔J〕.Eur J Heart Fail,2004;6(3):145.

10安春生,嚴(yán)激. 心臟收縮調(diào)節(jié)器治療頑固性心力衰竭〔J〕. 中國心臟起搏與心電生理雜志,2009;23(4):286-9.

11王靖,華偉. 非藥物治療慢性心力衰竭的一種新型起搏器——心臟收縮力調(diào)節(jié)起搏器〔J〕. 生物醫(yī)學(xué)工程與臨床,2012;16(5):504-8.

12Winnter J，Brack KE，Ng GA.Cardaic contractility modulation in the treatment of heart failure;initial results and unanswered questions〔J〕.Eur J Heart Fail,2011;13(7)：700-10.

13Foliono AF,Russo G,Porta A,etal.Autonomic modulation and cardic contractility in vasovagal syncope〔J〕.Int J Cardiol,2012;139(3):248-53.

14Mohri S,He KL,Dickstein M,etal. Cardiac contractility modulation by electric currents applied during the refractory period〔J〕.Am J Physiol Heart Circ Physiol,2002;282(5):H1642.

15Callans DJ,Fuchs S,Mika Y,etal. Global improvement in left ventricular performances observed with cardiac contractility modulation is the result of changes in regional contractility〔J〕.Heart Fail Rev,2001;6(1):35-44.

16王靖,華偉.不應(yīng)期電刺激治療心功能不全的研究概況〔J〕.中國心臟起搏與心電生理雜志,2004;18(6):476-9.

17張海柱,崔長琮,趙曉靜,等.絕對不應(yīng)期電刺激對兔心室肌收縮功能影響的鈣反應(yīng)性〔J〕.西安交通大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2003;24 (4):318-20.

18Burkhoff D.Does contractility modulation have a role in the treatment of heart failure〔J〕.Curr Heart Fail Rep,2011;8(4):260-5.

19Schau T，Seifert M，Meyhfer J，etal． Long-term outcome of cardiac contractility modulation in patients with severe congestive heart failure〔J〕.Europace,2011;13(10):1436-44．

〔2014-06-29修回〕

(編輯安冉冉/曹夢園)