不同强度绝对不应期电刺激对慢性心力衰竭兔心功能的影响及其机制的研究

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慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)是各种器质性心脏疾病终末阶段的一组症候群,其发病率高,是导致死亡的常见原因。CHF的发生及发展与多种病理生理学机制的发生相关,其机制包括:心肌细胞功能障碍、心肌细胞凋亡、心肌重塑、神经-体液因素、细胞炎性因子的激活等。近些年来,虽然药物治疗CHF已经取得巨大的进展,但仍然有相当一部分的患者对药物治疗反应不佳。因此,在进行药物治疗CHF的同时,也在努力寻找非药物治疗的方法。目前,一种全新的称为心脏收缩调节(cardiac contractility modulation,CCM)的非药物治疗CHF方法受到人们高度的关注,这种方法是在心肌的绝对不应期内发放具有一定能量的电刺激(absolute refractory period electrical stimulation,ARPES),该刺激并不起搏心脏,也不增加额外的耗氧量,而能提高心肌的收缩力,从而治疗CHF。目前国内外的离体动物实验和小规模临床研究均显示,ARPES能提高正常心肌以及心力衰竭心肌的收缩力,明显改善CHF患者的心功能,但是CCM的治疗机制尚未完全清楚,且不同强度电刺激对CHF心功能的影响尚待进一步研究。目的:本研究通过采用升主动脉套扎法建立兔慢性心力衰竭动物模型,在X线透视下沿颈总静脉放入心内膜刺激电极至右心室心尖处,对在体心脏给予12小时不同强度绝对不应期电刺激。用无创心脏超声(non-invasive cardiac ultrasonic cardiogram, UCG)检测心功能,双抗体夹心ABC-ELISA法检测血浆脑钠肽(brain natriuretic peptide, BNP),荧光定量PCR(RT-PCR)技术,检测心肌膜连接复合体Junctophilin-2(JPH-2)蛋白基因转录水平。探讨CCM治疗对慢性心力衰竭兔心功能的影响及改善心功能的可能机制,从而为临床治疗提供理论依据。方法:选用24只健康6月龄新西兰大白兔为实验对象,体重在2.5Kg-3.5Kg之间,雌雄不拘,由河北医科大学动物实验中心提供。1制造压力超负荷形成CHF动物模型:所有实验动物开胸后采用人工套扎升主动脉根部形成局部缩窄,造成压力负荷加重,4周后形成CHF模型。所有实验动物手术后第4周末行无创心脏超声检测心功能,所有测量的结果均取连续3次测量的平均值,筛选造模成功的标准为左室射血分数(LVEF)≤40%。2实验动物分组:造模后第4周末行无创心脏超声检测,将符合造模成功标准的18只动物模型随机分为3组,即对照组(n=6),低强度刺激组ARPES-L(n=6),高强度刺激组ARPES-H(n=6)。3实验动物分组及心脏绝对不应期电刺激:(1)对照组:X线透视下经颈静脉放入心内膜刺激电极至右室心尖部,但未行任何强度的电刺激。(2)低强度激组(ARPES-L):X线透视下经颈静脉放入心内膜刺激电极至右室心尖部,然后给予ARPES即RS刺激,窦性心率情况下,刺激仪通过心内电极感知R波,触发一个S1刺激,RS刺激间期为30ms,脉宽为2ms,刺激电压为舒张阈值的2倍,持续12个小时。(3)高强度刺激组(ARPES-H):X线透视下经颈静脉放入心内膜刺激电极至右室心尖部,然后给予ARPES,在窦性心率情况下,刺激仪通过心内电极感知R波,触发一个S1刺激,RS刺激间期为30ms,脉宽为2ms,刺激电压为10V,持续12个小时。4分别于造模后第4周末和CCM治疗后即刻行心脏超声测量:舒张末期室间隔厚度(IVSd)、舒张末期左室后壁厚度(LVPWd)、左室收缩末期内径(LVESD)、左室舒张末期内径(LVEDD)、左室射血分数(LVEF)、左室短轴缩短率(LVFS);所有实验动物随机分组前于耳缘静脉采血5ml,用全自动生化分析仪按常规方法检测电解质(Na+、K+、Cl—、Ca+)、血脂(甘油三酯、极低密度脂蛋白)等一般情况指标;造模后第4周末和CCM治疗后即刻于耳缘静脉采血5ml,采用ABC-ELISA法测定血浆BNP的浓度。5CCM治疗后,打开胸腔,钳夹心脏主动脉、上下腔静脉、肺动、静脉远心端,切断远心端与心脏相连接的血管及周围组织,迅速取出心脏,取下各组右室心尖部刺激部位心肌组织,液氮保存。采用实时荧光定量PCR(RT-PCR)技术检测三组间心肌组织中JPH-2mRNA转录的数量。结果:1实验动物存活情况:采用升主动脉套扎法建立兔慢性心力衰竭模型,术后即刻存活22只,术后第4周末存活20只。根据心脏彩超符合造模成功标准(LVEF≤40%)入选18只。采用透视下经颈静脉放入心内膜刺激电极至右室心尖部给予ARPES,意外死亡2只(低强度刺激组和高强度刺激组各死亡1只,死亡原因为麻醉意外和电极刺破心脏)。2实验动物随机入组前一般情况:各组动物的月龄、体重、性别、电解质(Na+、K+、Cl—、Ca+)、血脂(甘油三酯、极低密度脂蛋白)相比较无统计学差异(P>0.05)。3心脏超声结果:CCM治疗前,三组各数据相比较无明显统计学差异(P>0.05)。CCM治疗后,对照组各数据较前稍有下降,但相比较无统计学差异(P>0.05);低强度刺激组和高强度刺激组中IVSd、LVPWd与对照组相比无明显统计学差异(P>0.05),而LVESD、LVEDD、LVEF、LVFS各数据均优于对照组,有统计学差异(P<0.05);低强度刺激组与高强度刺激组相比各数据均无显著统计学差异(P>0.05)。4BNP结果:CCM治疗前,3组BNP水平无明显统计学差异(P>0.05)。CCM治疗后,对照组BNP水平较前稍有升高,但相比较无统计学差异(P>0.05);低强度刺激组和高强度刺激组BNP水平均低于对照组,有统计学差异(P<0.05),但低强度刺激组与高强度刺激组相比BNP水平无显著统计学差异(P>0.05)。5JPH-2基因转录测定:CCM治疗后,低强度刺激组和高强度刺激组JPH-2基因表达均高于对照组,有统计学差异(P<0.05);低强度刺激组与高强度刺激组相比JPH-2基因表达无显著统计学差异(P>0.05)。结论:短时间CCM治疗能改善慢性心力衰竭兔的心功能,增强心肌收缩力,对于逆转心室重构效果不明显,但不同强度ARPES对改善CHF动物心功能无显著差异。12小时的ARPES即可使JPH-2mRNA的转录水平表达上调,这可能是ARPES增加心肌收缩力的机制之一。
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