袁斗，譚琛，姚建民，李丹，黃思慧，徐威

· 論著 ·

運(yùn)動(dòng)性心房顫動(dòng)兔模型的建立

袁斗，譚琛，姚建民，李丹，黃思慧，徐威

目的建立由運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的心房顫動(dòng)（房顫）動(dòng)物模型并評(píng)價(jià)其效果。方法24只成年健康新西蘭大耳白兔，分為對(duì)照組（n=8）、中強(qiáng)度組（n=8）、高強(qiáng)度組（n=8）。對(duì)照組不進(jìn)行任何訓(xùn)練，中強(qiáng)度組和高強(qiáng)度組采用兔實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，每天1 h或一次性力竭（不足1 h），每周5 d，持續(xù)12周（第一周為適應(yīng)性訓(xùn)練）。于運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)后8周、12周通過(guò)超聲心動(dòng)圖檢測(cè)各組兔心房大?。贿\(yùn)動(dòng)結(jié)束后，24只兔采用離體心臟Langendorff系統(tǒng)進(jìn)行灌流，行心房早搏程序刺激（S1S2）誘發(fā)房顫，記錄房顫的誘發(fā)率。結(jié)果與對(duì)照組比較，中強(qiáng)度組和高強(qiáng)度組左、右房前后徑在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練8周后均增加，12周后也增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。與中強(qiáng)度組比較，高強(qiáng)度組左、右房前后徑在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練8周后均增加，12周后也增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。與對(duì)照組比較，中強(qiáng)度組（45% vs. 60%）和高強(qiáng)度組（45% vs. 90%）房顫發(fā)生率增加，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01）。結(jié)論長(zhǎng)期高強(qiáng)度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可使兔心房?jī)?nèi)徑增加，房顫的誘發(fā)率增加。

兔；耐力運(yùn)動(dòng)；心房?jī)?nèi)徑；心房顫動(dòng)

心房顫動(dòng)（房顫）為臨床上最常見(jiàn)的快速型心律失常之一，目前其發(fā)生機(jī)制還未完全闡明。規(guī)律適度的體力運(yùn)動(dòng)有益于身體健康，而與同齡非運(yùn)動(dòng)員相比，長(zhǎng)期高強(qiáng)度鍛煉的運(yùn)動(dòng)員卻容易發(fā)生心律失常、甚至心源性猝死[1]。Karjalainen等[2]研究指出，與正常對(duì)照組相比，耐力訓(xùn)練組房顫的發(fā)生率增加。由于訓(xùn)練強(qiáng)度與房顫發(fā)生的相關(guān)性不明確，使受訓(xùn)者無(wú)法科學(xué)的控制訓(xùn)練強(qiáng)度。同時(shí)，耐力訓(xùn)練導(dǎo)致房顫的機(jī)制尚未明了，因此無(wú)法研制出針對(duì)靶點(diǎn)的房顫治療藥物。本研究擬建立耐力運(yùn)動(dòng)相關(guān)的房顫動(dòng)物模型，用于運(yùn)動(dòng)相關(guān)性房顫的研究

1 材料與方法

1.1 兔跑臺(tái)的制備跑臺(tái)整體采用平面式設(shè)計(jì)（如圖1），總體積405L（長(zhǎng)150 cm*寬90 cm*高30 cm）；采用整體化大跑道（長(zhǎng)150 cm*寬90 cm）保持運(yùn)動(dòng)的同步性，內(nèi)置支架隔離成4跑道（長(zhǎng)150 cm*寬22 cm）；跑道尾部一個(gè)防夾式電刺激金屬桿叢，可提供電刺激（電流0.05～4 mA），僅在兔子停留超過(guò)3 s才開(kāi)始放電，同時(shí)也可提供光、聲刺激。跑臺(tái)角度為全自動(dòng)可調(diào)式（0～35°），跑道速度整體控制（0～0.67m/s）。兔跑臺(tái)由北京智鼠多寶生物科技有限公司制作。

1.2 動(dòng)物運(yùn)動(dòng)模型的制備實(shí)驗(yàn)動(dòng)物采用24只成年健康新西蘭大耳白兔，體重2.5～3.0kg，雌雄不限，由北京海淀興旺實(shí)驗(yàn)動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)提供。適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d后，將實(shí)驗(yàn)兔隨機(jī)分為對(duì)照組（n=8）、中強(qiáng)度組（n=8）、高強(qiáng)度組（n=8）。對(duì)照組籠內(nèi)生活，自由飲食，不進(jìn)行任何訓(xùn)練。中強(qiáng)度組和高強(qiáng)度組采用兔實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，每天1 h[3,4]或一次性力竭（不足1 h），每周5 d，持續(xù)12周（第一周為適應(yīng)性訓(xùn)練）。中強(qiáng)度：坡度0度，速度0.25 m/s；高強(qiáng)度：坡度0度，速度0.5 m/s。

1.3 心房?jī)?nèi)徑的測(cè)量適應(yīng)性喂養(yǎng)7 d后，首次檢測(cè)各組兔左、右心房大小，之后分別于訓(xùn)練完成后第8、12周，再次檢測(cè)，一共3次。用0.5%戊巴比妥經(jīng)耳緣靜脈麻醉后，胸部備皮，取左側(cè)臥位，采用IE33型（飛利浦，荷蘭）心臟彩超檢測(cè)儀經(jīng)胸超聲檢測(cè)，留取標(biāo)準(zhǔn)心動(dòng)周期的心尖四腔切面（如圖2）進(jìn)行分析，測(cè)量左、右心房前后徑。

1.4 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜏?zhǔn)備訓(xùn)練目標(biāo)完成后，各組實(shí)驗(yàn)兔，用3%戊巴比妥經(jīng)耳緣靜脈麻醉后，開(kāi)胸取出心臟，在溫度37°C、速度20 ml/min下行Langendorff經(jīng)主動(dòng)脈逆向灌流，灌流液為改良的Krebs-Henseleit緩沖液（單位：mmol/L；NaCl：118，KCl：2.8，KH2PO4：1.2，CaCL2：2.5，MgSO4：0.5，丙酮酸：2.0，葡萄糖：5.5， Na2EDTA：0.57，NaHCO3：25）。于右心耳置入雙極特氟龍涂層的起搏導(dǎo)線，基礎(chǔ)頻率3.3Hz，電刺激脈沖脈寬3 ms，刺激電壓幅度是起搏閾值的3倍以下，應(yīng)用心臟期前刺激法（S1S2）誘導(dǎo)房顫。每次刺激重復(fù)5次，記錄房顫（S1S2刺激后心電圖跟隨出現(xiàn)快速而不規(guī)則心房激動(dòng)，同時(shí)心室也呈不規(guī)則反應(yīng)并持續(xù)1000 ms以上）誘發(fā)的次數(shù)，若出現(xiàn)持續(xù)性房顫（持續(xù)時(shí)間大于1 min）使用Grass-S88X型刺激儀（Astro-Med公司，美國(guó)）給予Burst刺激終止。采用具備Wilson終端的模擬的非接觸式12導(dǎo)聯(lián)心電圖記錄系統(tǒng)（Harvard Apparatus公司，美國(guó)）采集心電信號(hào)，并經(jīng)Biopac心電放大系統(tǒng)（Harvard Apparatus公司，美國(guó)）處理后存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，組間比較采用方差分析；計(jì)數(shù)資料采用例數(shù)（百分比）表示，組間比較采用卡方檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖2 兔心臟超聲影像（心尖四腔切面）

2 結(jié)果

2.1 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練情況兔跑臺(tái)可同時(shí)訓(xùn)練4只實(shí)驗(yàn)兔，節(jié)省了大量時(shí)間。本研究共納入40只實(shí)驗(yàn)兔，最終篩選出24只實(shí)驗(yàn)兔接受耐力訓(xùn)練，中強(qiáng)度組13只、高強(qiáng)度組11只，中、高強(qiáng)度組各有8只完成整個(gè)耐力訓(xùn)練過(guò)程。

2.2 各組大鼠心房前后徑與對(duì)照組比較，中強(qiáng)度組和高強(qiáng)度組左、右房前后徑在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練8周后均增加，12周后也增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。與中強(qiáng)度組比較，高強(qiáng)度組左、右房前后徑在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練8周后均增加，12周后也增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）（表1）。

2.3 房顫誘發(fā)情況訓(xùn)練12周后，經(jīng)心房程序刺激誘發(fā)房顫心電圖如圖3。與對(duì)照組比較，中強(qiáng)度組（45% vs. 60%）和高強(qiáng)度組（45% vs. 90%）房顫發(fā)生率增加，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01）（表2）。

3 討論

自19世紀(jì)末瑞典醫(yī)生Henschen提出運(yùn)動(dòng)心臟概念后，許多研究證實(shí)了運(yùn)動(dòng)員有心臟肥大和心功能改變，又稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)員心臟綜合癥（athletic heart syndrome）。近年來(lái)多項(xiàng)研究[5-7]均證實(shí)接受長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度的耐力訓(xùn)練后房顫發(fā)生率明顯增高。建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型是相關(guān)研究的基礎(chǔ)。雖然鼠循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等方面與人類(lèi)相似，但有一定局限性[4]。兔與人的心臟結(jié)構(gòu)相似，具備四腔，血液循環(huán)包括體循環(huán)和肺循環(huán)，心臟電生理方面與人也更為接近[8]。在動(dòng)物運(yùn)動(dòng)模型的研究中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者多以鼠為對(duì)象建立跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)[9]、自主滾輪運(yùn)動(dòng)[10]、游泳訓(xùn)練[11]和負(fù)重爬[12]等運(yùn)動(dòng)模型。跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練具有安全、簡(jiǎn)單、易操作等特點(diǎn)，并能夠?qū)\(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行精確控制。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與跑臺(tái)的速度和角度密切相關(guān)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度根據(jù)Bedford[13]的最大攝氧量確定，運(yùn)動(dòng)超過(guò)最大攝氧量90%為高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)則為60%～70%。Gaustad等[14]開(kāi)創(chuàng)了單跑道測(cè)攝氧量兔運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)，研究表明（0.51± 0.09）m/s的速度就能達(dá)到最大攝氧量，跑臺(tái)的角度（0～20°）對(duì)兔攝氧量無(wú)明顯影響。本實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)在Gaustad跑臺(tái)基礎(chǔ)上改良，采用多跑道、大馬力電機(jī)速度，可控性強(qiáng)，同時(shí)本跑臺(tái)去掉了傳統(tǒng)的電擊、高頻聲音及強(qiáng)光等刺激方式，避免應(yīng)激反應(yīng)、心理壓力增大、受傷等因素對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響。如兔停止運(yùn)動(dòng)，為保證訓(xùn)練質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)員輕拍其背部，使其繼續(xù)跑動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)均采用0°角，中等強(qiáng)度訓(xùn)練取0.25 m/s的速度，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練采用0.5 m/s的速度。

圖3 S1S2刺激誘發(fā)房顫心電圖

表1 不同訓(xùn)練強(qiáng)度不同時(shí)間兔的左、右房前后徑大小的比較

表2 不同強(qiáng)度訓(xùn)練的兔房顫誘發(fā)情況

本研究發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練12周可導(dǎo)致兔心房擴(kuò)大，誘導(dǎo)房顫增加，與先前研究結(jié)果一致[15]。中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練12周也能導(dǎo)致兔心房擴(kuò)大，但誘導(dǎo)房顫發(fā)生率并未增加。根據(jù)心房擴(kuò)大與房顫關(guān)系的研究[16]，運(yùn)動(dòng)性房顫發(fā)生的機(jī)理可能為長(zhǎng)期高強(qiáng)度耐力訓(xùn)練過(guò)程中心臟前負(fù)荷增加及心室壓力增高，心房壓力增高以維持對(duì)心室的灌注，繼而心房壁張力增加，導(dǎo)致心房增大，心房細(xì)胞受到牽張；心房增大，從而房?jī)?nèi)容納更多的子波數(shù)，易于發(fā)生折返，進(jìn)而引起房顫發(fā)生；心房細(xì)胞受到牽張刺激可激活機(jī)械牽張敏感性離子通道而縮短ADP90及AERP，導(dǎo)致房顫的發(fā)生。

有研究[17]指出，心房的大小與房顫的穩(wěn)定性呈正相關(guān)。然而中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練也使心房增大，但未能增加房顫，提示不同訓(xùn)練強(qiáng)度對(duì)實(shí)驗(yàn)兔心房電活動(dòng)影響不同，原因有待進(jìn)一步探討。

本研究第一次應(yīng)用自行設(shè)計(jì)的多跑道兔跑臺(tái)進(jìn)行不同強(qiáng)度的耐力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，節(jié)省時(shí)間，方法可行；高強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間的耐力訓(xùn)練可使實(shí)驗(yàn)兔心房?jī)?nèi)徑增加，易于誘發(fā)房顫，為進(jìn)一步研究運(yùn)動(dòng)性房顫的機(jī)制提供參考依據(jù)。

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Establishment of rabbit model of exercise atrial fibrillation

YUAN Dou*, TAN Chen, YAO Jian-min, LI Dan, HUANG Si-hui, XU Wei.*Second College of Clinical Medicine, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China. Corresponding author: YAO Jian-min, E-mail: jimyao@vip.sina.com; TAN Chen,E-mail:happytanchen@126.com

ObjectiveTo establish the animal model of exercise atrial fibrillation (AF) and review its results.MethodsHealthy adult New Zealand rabbits (n=24) were divided into control group, mid-intensity group and highintensity group (each n=8). The control group did not do any exercises and other groups did treadmill running with different intensity (for 1 h or one-time exhaustive exercise) for 5 d a week for 12 w. The size of atrium was detected by using echocardiogram before exercise and 8 w and 12 w after exercise. After exercise finished, Langendorff system is employed for isolated heart perfusion in all rabbits, and AF was induced by using S1S2 and induction rate of AF was recorded.ResultsCompared with control group, the left atrial anteroposterior diameter and right atrial anteroposterior diameter increased in mid-intensity group and high-intensity group after 8 w and after 12 w (all P＜0.05). Compared with mid-intensity group, the left atrial anteroposterior diameter and right atrial anteroposterior diameter increased in high-intensity group after 8 w and after 12 w (all P＜0.05). Compared with control group, the incidence of AF increased in mid-intensity group (45% vs. 60%) and high-intensity group (45% vs. 90%, all P＜0.01).ConclusionLong-term and high-intensity treadmill running can enlarge atrial inner diameter and increase AF incidence in rabbits.

Rabbits; Endurance Exercise; Atrium dimension; Atrial Fibrillation

R541.75

A

1674-4055(2015)01-0094-03

2014-09-25）

（責(zé)任編輯：姚雪莉）

030001 太原,山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院(袁斗);北京軍區(qū)總醫(yī)院心血管疾病研究所(袁斗,譚琛,姚建民,徐威);超聲科(李丹);北京大學(xué)第一醫(yī)院心內(nèi)科(黃思慧)

姚建民,E-mail:jimyao@vip.sina.com；

譚琛,E-mail:happytanchen@126.com

10.3969/j.1674-4055.2015.01.29