徐遼 周明敏 彭錦強 李棣文 謝軻 何燕 劉育

基礎(chǔ)和臨床研究證實,交感神經(jīng)過度激活導(dǎo)致心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)失平衡是缺血性室性心律失常發(fā)生的重要機制[1]。左側(cè)星狀神經(jīng)節(jié)(left stellate ganglion,LSG)是交感神經(jīng)調(diào)控心臟功能的關(guān)鍵樞紐,急性心肌缺血(acute myocardial ischemia,AMI)后LSG 功能顯著增強,促進室性心律失常發(fā)生[2]。M 型鉀離子通道介導(dǎo)的M 電流是首次在牛蛙頸上交感神經(jīng)節(jié)中發(fā)現(xiàn)的一種電壓依賴性鉀電流,由于最初發(fā)現(xiàn)其能被毒蕈堿型膽堿能受體(M受體)激活后強烈抑制而得名,在包括LSG 在內(nèi)的眾多類型神經(jīng)元中廣泛分布[3]。M 電流作為唯一在神經(jīng)閾電位附近激活而不失活的鉀電流,對神經(jīng)元的興奮性具有重要調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn),抑制M電流可提高神經(jīng)元興奮性,而激活M 電流則降低神經(jīng)元興奮性[4]。瑞替加濱(Retigabine,RTG)是一種M 型鉀離子通道激動劑,可降低LSG 神經(jīng)元興奮性[3]。筆者擬觀察LSG 內(nèi)注射RTG 對犬AMI后室性心律失常發(fā)生的影響,探索預(yù)防AMI后室性心律失常的新靶點。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及準(zhǔn)備 健康成年雄性比格犬(體重8～10 kg)購自北京瑪斯生物技術(shù)有限公司,飼養(yǎng)于武漢大學(xué)人民醫(yī)院動物中心。所有犬術(shù)前均常規(guī)禁食10～12 h,禁水8 h,通過前肢靜脈注射3%戊巴比妥鈉誘導(dǎo)麻醉,氣管插管,接大動物呼吸機(中國Mindary公司)行正壓機械通氣,以0.6%～1.5%的異氟烷維持麻醉。犬充分麻醉后穿刺右側(cè)股動脈,置入6F 動脈鞘管,尾端連接壓力換能器持續(xù)監(jiān)測血壓。于犬肢體(右上肢,左下肢,右下肢)末端備皮后貼心電電極片,持續(xù)監(jiān)測肢體Ⅱ?qū)?lián)心電圖。本研究通過武漢大學(xué)人民醫(yī)院倫理委員會許可。

1.2 實驗分組 采用隨機數(shù)字表法將24只犬隨機分為3組:對照組(n＝8)、AMI組(n＝8)和RTG組(n＝8)。所有動物于左側(cè)第四肋間逐層開胸,剪開心包,充分暴露心臟。將實驗犬經(jīng)上述準(zhǔn)備后,經(jīng)第4肋開胸,并使用2-0絲線牽引分離心包膜做成心包吊床,AMI組和RTG 組通過結(jié)扎冠狀動脈左前降支構(gòu)建AMI模型,以肢體Ⅱ?qū)?lián)心電圖ST 段抬高以及心室變蒼白來作為模型建立成功的評判標(biāo)準(zhǔn),對照組在同一位置下穿線但不結(jié)扎冠狀動脈。RTG (購自美國Sigma 公司)溶于二甲基亞砜(DMSO)制成母液(20 mmol/L),分裝后儲存于-20℃冰箱中,使用前解凍并加入生理鹽水稀釋至50 μmol/L(含0.25% DMSO)。所有犬于左側(cè)第二肋間開胸,于第二肋與頸長肌交界處定位LSG。RTG組在結(jié)扎冠狀動脈前30 min 于LSG 內(nèi)局部注射RTG,對照組和AMI組在相同時間點以同樣方式于LSG 內(nèi)注射含0.25%DMSO 的生理鹽水。

1.3 心率(HR)和HRV頻率指標(biāo)分析 冠狀動脈結(jié)扎后15 min,通過心電圖記錄HR,并使用Power Lab多導(dǎo)生理記錄儀配套的LabChart 8.1 軟件內(nèi)置的HRV分析插件計算5 min心電圖記錄條帶的HRV功率譜,分析以下頻域指標(biāo):HF 成分(0.15～0.40 Hz)、LF成分(0.04～0.15 Hz),以及LF/HF比值。

1.4 心室有效不應(yīng)期(ERP)和動作電位復(fù)極90%的時間(APD90)的測定 冠狀動脈結(jié)扎后60 min,分別在左室心尖部(對應(yīng)缺血區(qū)),心底部(對應(yīng)正常區(qū))和二者之間的心中部(位于第一對角支附近,對應(yīng)缺血周邊區(qū))縫制3根自制電極,由Lead-7000多道生理記錄儀發(fā)放S1S2期前電刺激并記錄局部電圖,期前刺激由8個連續(xù)的起搏周長為300 ms的S1S1刺激外加1個S2刺激組成,S1S2配對間期從250 ms開始,以10 ms的遞減幅度反掃,當(dāng)S2不能奪獲心室時,從上一個S1S2配對間期起始以2 ms遞減反掃,直至出現(xiàn)不能奪獲心室即是所測定的ERP。ERP定義為未能達到奪獲心室的最長S1S2配對間期。測量上述3個部位的ERP并計算其變異系數(shù)(CV:ERP 標(biāo)準(zhǔn)差/ERP 均數(shù))以評估心室ERP離散度。

在左心耳處縫制1 根自制刺激電極,由Lead-7000多道生理記錄儀發(fā)放固定起搏周長為300 ms的S1S1起搏,并使用自制不銹鋼涂層的鎢絲電極記錄上述三個部位的動作電位,使用Power Lab生理記錄儀配套的LabChart軟件內(nèi)置的Peak-Analysis插件計算上述三個部位的APD90,并計算其變異系數(shù)(CV:APD90標(biāo)準(zhǔn)差/APD90均數(shù))以評估心室APD90離散度。

1.5 LSG 電刺激后收縮壓變化的觀察 心臟電生理檢查結(jié)束后,將連接于Grass-s88 刺激儀(美國Astromed公司)的直徑0.1 mm 銀絲插入LSG,使用不同電壓強度的刺激(從2.5 V 開始,以2.5 V 逐步遞增至12.5 V,刺激持續(xù)時間30 s),記錄刺激LSG 引起的最大收縮壓(MSBP)以及其變化百分比(MSBP%)以此來評價LSG 功能,其中MSBP%＝(BP最大/BP基礎(chǔ)-1)×100%。

1.6 室性心律失常發(fā)生情況 連續(xù)心電圖記錄AMI后60 min內(nèi)室性心律失常的發(fā)生情況,包括室性早搏(簡稱室早)和室性心動過速(簡稱室速)發(fā)生次數(shù)、室速持續(xù)時間。

1.7 統(tǒng)計學(xué)分析 所有計量資料均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差進行處理,3組間比較采用單因素方差分析以及Bonferroni或Tamhane′s T2 的事后檢驗;計數(shù)資料以分?jǐn)?shù)表示,室顫發(fā)生率的組間比較采用Fisher確切概率法。采用SPSS 23.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析,雙側(cè)P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

AMI組和RTG 組各有3只和1只犬死于冠狀動脈結(jié)扎后心室顫動,后分別補充3只和1只犬完成所有實驗。

2.1 三組犬HR 和HRV 頻率指標(biāo)的比較 與對照組相比,AMI組HR、LF 和LF/HF 顯著增加,HF顯著降低(P＜0.05),表1。與AMI組相比,RTG 組HR、LF 和LF/HF 明 顯 降 低,HF 顯 著 升高(P＜0.05),表1。

表1 三組犬HRV 頻域指標(biāo)的比較

2.2 三組犬心室ERP和APD90及其離散度的比較

與對照組相比,AMI 組左室缺血區(qū)ERP 和APD90均顯著縮短,ERP 離散度和APD90離散度顯著升高(P＜0.05),表2;與AMI組比較,RTG 組左室缺血區(qū)ERP 和APD90均顯著增加,ERP 離散度和APD90離散度顯著降低(P＜0.05),圖1、表2。2.3 三組犬MSBP%的比較 與對照組相比,AMI組LSG 在相同電壓刺激后MSBP%顯著升高(P＜0.05),表3;與AMI組比較,RTG 組MSBP%增加(P＜0.05),圖2、表3。2.4 三組犬室性心律失常發(fā)生的比較 連續(xù)心電圖監(jiān)測顯示,與AMI組相比,RTG 組室早和室速發(fā)作次數(shù)明顯減少,室速持續(xù)時間明顯縮短(P＜0.05),圖3、表4。

圖1 三組犬AMI后缺血區(qū)心室肌動作電位記錄的代表性圖片

表2 三組犬心室ERP和APD90的比較/ms

圖2 三組犬AMI后LSG 電刺激引起收縮壓變化的代表性圖片

表3 三組犬LSG 刺激引起的最大收縮壓變化百分比的比較

圖3 三組犬AMI后心電圖記錄的代表性圖片

表4 三組犬室性心律失常發(fā)生情況的比較

3 討論

本實驗觀察LSG 內(nèi)注射M 型鉀離子通道激動劑RTG 對犬AMI后室性心律失常發(fā)生的影響,發(fā)現(xiàn)RTG 可顯著改善AMI所致的自主神經(jīng)系統(tǒng)失衡和心臟電活動不穩(wěn)定,抑制AMI后室性心律失常的發(fā)生。因此,LSG 神經(jīng)元M 通道可能成為預(yù)防AMI患者室性心律失常和心臟性猝死的新靶點。

心臟交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)張力的平衡失調(diào)與心律失常的發(fā)生密切相關(guān)。大量的基礎(chǔ)和臨床研究顯示,AMI后交感神經(jīng)系統(tǒng)的過度激活是引發(fā)室性心律失常及心臟性猝死的重要機制。AMI后惡性心律失常發(fā)生前常出現(xiàn)交感神經(jīng)活性的急劇升高[5]。AMI時交感神經(jīng)系統(tǒng)激活,釋放兒茶酚胺等神經(jīng)遞質(zhì),導(dǎo)致心電活動不穩(wěn)定和室性心律失常發(fā)生。研究顯示,刺激交感神經(jīng)顯著降低缺血心臟的心室顫動閾值,增加室性心律失常的易感性[6]。LSG是交感神經(jīng)通向心臟的重要通路,研究表明消融或損毀LSG 可顯著抑制心肌缺血后心臟交感神經(jīng)過度激活,降低室性心律失常發(fā)生[2,7]。然而,這些方法具有損傷LSG神經(jīng)元細(xì)胞、非可逆性調(diào)節(jié)LSG 功能等弊端,在一定程度上限制了其在臨床實踐中的廣泛應(yīng)用。

神經(jīng)元的興奮性由細(xì)胞膜上離子通道調(diào)控。既往研究發(fā)現(xiàn),阻斷LSG 神經(jīng)元Nav1.8 鈉通道或N型鈣通道顯著抑制急性心肌缺血或心力衰竭后室性心律失常的發(fā)生[8-9]。不同于Nav1.8 鈉通道或N型鈣通道電流,M 電流是唯一在神經(jīng)閾電位附近激活而不失活的鉀電流,在調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮狀態(tài)、沖動發(fā)放、突觸可塑性和神經(jīng)遞質(zhì)釋放等神經(jīng)活動中發(fā)揮重要作用。研究顯示,自發(fā)性高血壓大鼠LSG 神經(jīng)元M 電流下降,引起神經(jīng)元異常放電,促進高血壓的發(fā)生[3]。本實驗中,筆者發(fā)現(xiàn)LSG內(nèi)注射RTG 明顯改善了AMI后心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)失衡。首先,AMI后犬LSG 功能顯著增強,而RTG 明顯抑制了AMI后LSG過度激活;其次,RTG 干預(yù)明顯抑制了AMI后心率增加,而心率也與自主神經(jīng)活動變化有關(guān);最后,HRV頻域分析提示AMI后代表交感神經(jīng)張力的組分(LF和LF/HF)明顯升高,反映迷走神經(jīng)張力的組分(HF)下降,而RTG 干預(yù)明顯改善了AMI后以上HRV 指標(biāo)的變化。因此,本實驗結(jié)果提示,LSG內(nèi)注射M 型鉀離子通道激動劑RTG 主要通過抑制AMI后心臟交感神經(jīng)的過度激活來發(fā)揮抑制室性心律失常發(fā)生的保護效應(yīng)。

AMI后心室肌電生理特性發(fā)生改變,主要表現(xiàn)為缺血區(qū)心肌ERP 和APD 縮短,且左室ERP 和APD 的離散程度增加,進而增加室性心律失常易感性[10]。既往研究顯示,交感神經(jīng)刺激可縮短心室肌ERP和APD[11-12]。本實驗中,我們發(fā)現(xiàn)LSG 內(nèi)注射M 型鉀離子通道激動劑RTG 可顯著延長AMI后心室缺血區(qū)的ERP和APD90,提示RTG 可能通過抑制AMI后心臟交感神經(jīng)過度激活來改善心室電生理穩(wěn)定性。此外,ERP 和APD 的離散程度增加可引起折返活動的形成,促進室性心律失常的發(fā)生。既往研究顯示,降低ERP和APD 的離散度對室性心律失常具有保護效應(yīng)[13]。本實驗中,RTG顯著降低了AMI后左室ERP 和APD90的離散程度,進一步提示RTG 通過穩(wěn)定心室肌的電活動,降低缺血相關(guān)室性心律失常的發(fā)生率。

本研究也存在一些局限性。第一,利用HRV反映心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)的活性和均衡性,但僅分析了短時頻率變量,未對相關(guān)時域變量進行分析;第二,LSG 功能通過電刺激LSG 引起血壓的變化來間接評價,未直接記錄LSG 神經(jīng)活性;第三,本實驗未檢測LSG 神經(jīng)元M 電流和興奮性,未觀察RTG對AMI后LSG 神經(jīng)元的直接作用效應(yīng)。