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心律失常动物模型的建立

    心律失常是指心脏冲动的频率、节律及起源部位、传导速度或兴奋秩序的异常,是临床常见的心血管病之一。按心律失常时心率的快慢,心律失常可分为快速性和缓慢性心律失常。目前临床上所用的大多数抗心律失常**在**心律失常的同时,又具有致心律失常作用,或者可引起其它的心血管**。抗心律失常新药的开发具有重要的意义,而有效的动物模型的建立是新药开发的前提。目前常用的模型有缓慢性心律失常模型、快速性心律失常模型、心房扑动和颤动性心律失常模型、心室心动过速和心室颤动性心律失常模型、房室传导阻滞和房室交接区传导常性心律失常模型、窦房结心律失常模型。1缓慢性心律失常模型缓慢性心律失常是由于心肌传导功能减弱及心脏起搏功能障碍而引起的一系列心率减慢的**,包括窦性缓慢性心律失常、房室交界性心律、心室自主心律、传导阻滞(包括窦房传导阻滞、心房内传导阻滞、房室传导阻滞)等。


1.1普萘洛尔普萘洛尔为β-受体阻滞剂,主要通过抑制窦房结、心房、浦肯野纤维的自律性或降低儿茶酚胺所致的晚后除极而防止触发活动,使心肌传导减慢,不应期延长,心率减慢。末次用药2h后大鼠腹腔注射普萘洛尔5mg/kg,记录注射后即刻及2min5min10min20min的心率。


1.2乙酰胆碱(ACh)乙酰胆碱兴奋心脏上的M2受体,使心率减慢,心肌收缩力减弱,传导减慢。大鼠尾静脉注射0.1%乙酰胆碱1mL/kg,观察注射ACh3min时的心电图,记录各组动物注射ACh前后心率及PR间期的改变。


2快速性心律失常模型


2.1氯化钡对兔侧耳缘静脉快速注射0.4%氯化钡溶液1mL/kg4mg/kg),并同时记录30min内室性心律失常的情况及心律失常恢复时间。耳缘静脉快速推注氯化钡后出现的室性心律失常有室速(单形、多形)、室早(单形、多形、二联律、三联律)等,未发生室颤及死亡。氯化钡诱发室性心律失常与多种离子通道有关。其对家兔心脏具有洋地黄样作用,可抑制心肌细胞膜上的Na+K+ATP酶,使细胞内K+减少,导致大舒张电位减少,细胞内Na+增加,通过Na+Ca2+交换使细胞内Ca2+增加,导致振荡性后电位及触发活动而使自律性增高,并使心肌交感神经兴奋性增加,导致异位节律而致心律失常。氯化钡还能促进浦氏纤维的Na+内流,提高舒张期的除极速度;抑制K+外流,增加4相坡度,提高心房传导组织和房室束-浦氏纤维系统等快反应细胞的自律性。


2.2氯化钙大鼠舌下静脉注射140mg/kg氯化钙可诱发产生多种心律失常,如室性早搏、室性心动过速、室颤直至死亡。氯化钙诱发心律失常的作用机理较为复杂,主要与钙离子对心脏心肌细胞的直接作用有关。


2.3心肌缺血再灌注性心律失常可能与细胞内钙超载、氧自由基(oxygenfreeradicalOFR)的损伤等有关。缺血-再灌注心肌中心律失常的发生率很高,冠脉溶栓后心律失常的发生率可达到80%,目前再灌注性心律失常发生的机理尚不清楚,动物实验研究发现心肌细胞中HSP70的含量与再灌注性心律失常呈显著的负相关。与细胞内钙超载有关。研究发现,缺血后的心肌细胞膜上Na+K+ATP酶的功能障碍,使细胞内Na+浓度增高,激活细胞膜上Na+Ca2+交换。再灌注性心律失常还可能与氧化应激有关。心肌缺血再灌注时,OFR含量明显增加,OFR和由它引起的生物膜脂质过氧化及其分解产物,导致生物膜受损增加再灌注性心律失常的发生。


2.4氯仿将小鼠仰卧固定于鼠板上,接体表多导联电生理仪,显示Ⅱ导联心电图,置于有34mL氯仿棉球的500mL倒置烧杯内(每换1只小鼠添加氯仿1mL),直至呼吸停止,立即打开胸腔,观察小鼠心脏活动节律及室颤情况,记录发生室颤动物数。氯仿的致室颤机理可能与植物神经及其释放介质或肾上腺髓质释放去甲肾上腺素和肾上腺素增加有关。而氯仿本身对心肌的直接作用则是不规则地延长心室不应期,导致复极不均一性增加,上述两者的相互作用导致室颤发生。


2.5乌头碱大鼠舌下快速静脉注射乌头碱20μg/kg5s内注射完,观察心律失常情况,记录室早的潜伏期及持续时间。乌头碱致心律失常的机理为乌头碱能激活心肌细胞的快Na+通道,使Na+通道开放,加速心肌细胞内流,促使细胞膜去极化,加速起搏点的自律性;还能够提高心房传导组织和房室束-浦肯野系统等快反应细胞的自律性,从而形成一源性或多源性异位节律,缩短心肌不应期,导致心律失常。


2.6强心苷类**(如洋地黄)中毒量的强心苷类**会引起各类心律失常,可抑制心肌细胞膜上Na+K+ATP酶,从而减少K+向细胞内的主动转运,导致细胞内缺K+,使心肌的大舒张电位降低,舒张期自动除极速度加快,自律性升高,发生心律失常。


2.7肾上腺素用大剂量的肾上腺素,如在家兔耳缘静脉快速注入0.01%肾上腺素溶液(0.5mL/kg)可提高心肌的自律性而导致心律失常,出现室性早搏、室性心动过速甚至心室颤动等。


2.8缺血性心律失常模型


麻醉犬开胸结扎冠脉前降支造成心律失常模型,清醒后出现持续性早搏。大鼠尾静脉注射垂体后叶素1.0U/kg,冠状动脉痉挛而致心肌缺血,出现异常心电图改变,主要表现在ST段与T波的异常及心律失常。缺血性心律失常的发生是由于缺血心肌和正常心肌传导性和不应期差异引起的。


2.9异丙肾上腺素皮下注射异丙肾上腺素5mg/kg,分别于药后30s15min10min15min20min30min描记Ⅱ导联心电图各1次。测量比较给药组、对照组在各时间点心律失常发生率的差别。异丙肾上腺素用量过大可加大心肌耗氧量,诱发心绞痛和心律失常。


2.10电刺激诱发心律失常末次给药后30min,麻醉固定后各家兔胸部常规**,于左第4肋间开胸暴露心脏,剪开心包膜后,分别用蛙心夹将电刺激输出正负极分别固定在左室心尖部及右心室底部,间距1cm,采用Medlab生物信号处理系统每隔5min刺激一次,逐渐增加刺激强度,每次刺激后立即观察各组大鼠心电图的变化并记录出现室颤时的电压值。


3心房扑动和颤动性心律失常模型


选用狗、猫等动物,麻醉后开胸,暴露心脏,在人工呼吸下进行实验。可用高频率电直接刺激心房壁,使每次刺激落于心房肌复极时RS波间隔;乌头碱溶液涂抹心房外面局部;挤压动物上下腔静脉间的部位,同时给予电刺激;窦房结动脉内注入乙酰胆碱或甲状腺素制剂。


4心室心动过速和心室颤动性心律失常模型


多选用狗、猫或兔、大鼠等整体心脏(开胸或闭胸)进行实验。常使用造型**为乌头碱、洋地黄及肾上腺素。一般使用乌头碱缓慢静脉注射造型。剂量:家兔100150μg/kg,大鼠3050ng,小鼠5ng。快速静注,可造成动物多源性早搏、短阵性室性心动过速等。这类模型可用于筛选抗心律失常**。其优点为心律失常在几分钟自行消失,因此同一动物可反复多次进行心律失常实验,便于观察抗心律失常**作用的持续时间,并可进行自身对照。


5房室传导阻滞和房室交接区传导常性心律失常模型


多选用狗、猫,在麻醉开胸暴露心脏的情况下,于距犬心尖部1.52cm处的左室心肌内注入热生理盐水(8090℃)或95%酒精、25%硫酸1015mL(猫和兔注入47mL),引起心肌大片的局部坏死性心律失常。


6窦房结心律失常模型


用雄性家兔,将细钢丝变成直径约0.8cm的半环,缠绕少许棉花。以40%甲醛浸润后,把此环放在上腔静脉根部与右心房交界处1min,动物迅速出现心电图改变。此方法造成的病窦成功率高,持续时间长(可达5h),重复性好,模型较稳定,发病机理及心电图表现与临床相似。理想的动物模型应该对临床的有效**及方法有较高的特异性,无假阳性,具有药效预测性,行为表现的模拟性,**作用时间(约2周左右)接近临床,受其它**干扰少,有合理的理论基础,行为学改变和***改变持续时间足够长的特点。心律失常的发病机理和临床表现非常复杂,目前的动物模型,只能表现心律失常的某一方面的症状,因此进行对抗心律失常药药效评价时,往往要求多个动物模型进行实验。相信随着新技术(特别是分子生物学)的发展,必将会出现越来越多的更符合人类心律失常症状的动物模型。




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