急性應激對現(xiàn)役軍人心電生理影響及機制的研究.pdf

1、背景:應激是指機體在生存過程中遇到內外環(huán)境劇變時，機體出現(xiàn)的一種綜合應答狀態(tài)。強烈的應激或者是長時間的應激嚴重影響著人類的身心健康，輕者可表現(xiàn)為機體生理功能紊亂，重者可引發(fā)應激性疾病。軍人作為一個特殊群體，經(jīng)常處于特殊環(huán)境和特定事件之中，軍人職業(yè)的特殊性決定其將比常人面對更多的應激源。軍事應激所致?lián)p傷已被確定為部隊非戰(zhàn)斗減員的主要原因之一，因此軍事應激損傷的防護已引起世界各國軍事醫(yī)學部門的高度重視。我國軍事應激研究尚處起步階段，對軍事應

2、激與心血管功能改變尤其是心律失常的研究報道尚少。因此，本課題從軍事作業(yè)現(xiàn)場及實驗室模擬應激狀態(tài)，來探討軍事應激對軍人心電生理的影響及機制。
　　目的:本課題第一部分從軍事作業(yè)現(xiàn)場探討軍事應激對我國現(xiàn)役軍人心電生理的影響。通過對動態(tài)心電圖的對比分析，了解心電變化尤其是心律失常發(fā)生的情況；通過分析心率變異性（HRV）、竇性心率震蕩（HRT）和T波電交替（TWA）等反映自主神經(jīng)功能的指標，探討自主神經(jīng)系統(tǒng)在應激性心律失常發(fā)生中的作用。第

3、二部分是模擬軍事應激中應激源多樣性和多變性特點，建立急性復合刺激應激動物模型，通過比較炎癥因子同型半胱氨酸（Hcy）和高敏C反應蛋白（hs-CRP）水平變化，結合心電圖和心肌損傷因子肌鈣蛋白I（TNI）變化，從氧化應激方面探討應激性心律失常發(fā)生的機制。第三部分是利用全細胞膜片鉗技術，研究異丙腎上腺素（ISO）狀態(tài)下，豚鼠心室肌細胞動作電位（AP）、延遲后除極（DADs）和相關離子通道的改變，從細胞水平揭示軍事應激狀態(tài)下心律失常發(fā)生的機制

4、。并應用β受體阻滯劑美托洛爾（MET）對ISO狀態(tài)進行干預，探討β受體阻滯劑在預防軍事應激狀態(tài)下心律失常發(fā)生的細胞電生理機制。
　　第一部分急性應激對我國現(xiàn)役軍人心電生理的影響
　　課題實施時間：2006.03-2009.12。
　　方案：對某駐京部隊在執(zhí)行維和任務或進行集中軍事演練的103名現(xiàn)役軍人進行動態(tài)心電圖監(jiān)測，作為應激組；同時對該部隊在3個月內未參加重大集中軍事訓練的150名現(xiàn)役軍人監(jiān)測動態(tài)心電圖，作為對照組

5、，對兩組動態(tài)心電圖進行分析比較，研究軍事應激狀態(tài)下，參訓軍人心電變化尤其是心律失常發(fā)生情況及HRV、HRT、TWA等電生理指標變化。
　　結果：
　　1.所有動態(tài)心電圖記錄時間均為22h~24h，兩組無統(tǒng)計學差異。
　　2.心率：應激組的總心搏數(shù)、最高心率、最低心率及平均心率均高于對照組（P<0.05或P<0.01）。
　　3.房性心律失常：房早發(fā)生率對照組稍高，但兩組無統(tǒng)計學差異，但平均房早數(shù)應激組明顯高于對照

6、組（P<0.01）。應激組房速的發(fā)生率顯著高于對照組（P<0.05），但由于兩組房速發(fā)生率均較低，房速的平均陣數(shù)無統(tǒng)計學差異。
　　4.室性心律失常：室性早搏的發(fā)生率兩組無明顯差異，但平均室性早搏數(shù)量應激組明顯高于對照組（P<0.01）。應激組有3人出現(xiàn)短陣室速，而對照組無室速發(fā)生。
　　5.HRV時域指標：應激組SDNN、SDANN、PNN50、HRVTI等均低于對照組(均P<0.05)。
　　6.HRT：應激組TO

7、高于對照組，而TS及TD均低于對照組（均P<0.05）。
　　7.TWA：本研究比較了最高心率及早晨8：00連續(xù)30對竇性心律的TWA情況，結果顯示：2個分析截斷點，應激組TWA均明顯高于對照組。(均P<0.05)。
　　8.應激組有3人出現(xiàn)短陣室速，綜合3人的心電生理指標可見，其中2人的總心搏、平均心率、最高心率及最低心率均明顯高于本組相對應指標的均值，另1人的上述指標略高于均值。HRV各時域指標其中1人顯著減低，另2人輕

8、度減低。HRT指標中2人TO、TS及TD均為陽性，1人TS及TD陽性，TO陰性。3人的TWA均高于本組相對應指標的均值。
　　結論：
　　1.應激狀態(tài)下，參訓軍人房早、室早發(fā)生的數(shù)量明顯增加；房速、室速發(fā)生率和嚴重程度均增加。應激是我國軍人心律失常產(chǎn)生或/和加重的原因之一。
　　2.應激狀態(tài)下，參訓軍人自主神經(jīng)功能紊亂調節(jié)失衡，特別是迷走神經(jīng)功能失常。
　　3.應激狀態(tài)下，自主神經(jīng)調節(jié)失衡，致心肌細胞電活動不穩(wěn)定

9、，增加了心肌易損性，易誘發(fā)各種心律失常。軍事應激與心律失常的發(fā)生有密切的關聯(lián)。
　　4.多個反映自主神經(jīng)功能失衡的檢測指標聯(lián)合應用，將進一步提高對SCD高危人群的識別和預測。
　　第二部分急性復合刺激對豚鼠的應激作用
　　方法：采用噪聲、夜間光照、足底電擊以及束縛的復合刺激作為應激源，刺激豚鼠16h，制備急性應激模型。連接肢體導聯(lián)心電圖監(jiān)測心率和心律失常情況。應用ELISA法檢測急性應激狀態(tài)下，豚鼠血清中神經(jīng)內分泌因子

10、促腎上腺皮質素釋放激素（CRH）、促腎上腺皮質激素(ACTH)和皮質醇（CORT），炎癥因子Hcy和心肌損傷指標TNI含量，用乳膠增強免疫比濁法測定炎癥因子血清hs-CRP水平。在評估模型建立成功的同時，從應激因子和炎癥因子角度分析應激性心電改變的機制。
　　結果：
　　1.一般行為改變：應激組豚鼠出現(xiàn)尖叫、全身肌肉收縮、亂跑亂鉆、大小便增多、上下牙齒打架、毛乍起、易掉毛等現(xiàn)象，其中1只死亡。對照組豚鼠無行為學改變，精神狀態(tài)

11、良好，活動靈活，攝食攝水活躍，皮毛潔白有光澤，行為表現(xiàn)正常。
　　2.心率變化：應激組豚鼠心率為503±16次/分，明顯高于正常對照組337±18次/分(P<0.01）。
　　3.心律失常發(fā)生情況：正常對照組在觀察期間心電圖未見心律失常出現(xiàn)；而應激組中有4只發(fā)生多種心律失常：房早（1只）、室早（1只）、短陣室速（1只），均為一過性，持續(xù)時間均不長，1只出現(xiàn)惡性心律失常室顫而死亡。
　　4.血清CRH、ACTH及CORT

12、水平：與正常對照組相比，應激組血清CRH、ACTH及CORT的水平均有顯著升高(P<0.05或P<0.01)。
　　5.血清Hcy和hs-CRP水平：應激后，豚鼠血清中Hcy為14.12±1.54umol/L顯著升高，對照組Hcy為8.35±1.60umol/L(P<0.01）。血清中hs-CRP含量從對照組的2.27±1.52mg/L升高至應激組的6.01±1.74mg/L(P<0.01）。
　　6.血清TNI水平：與正常

13、對照組相比，應激組豚鼠血清TNI明顯高于對照組。對照組的TNI為0.27±0.04ug/L應激組升至1.43±0.29ug/L(P<0.01）。
　　結論：
　　1.多重應激刺激成功建立了急性豚鼠應激模型，動物表現(xiàn)出與人類應激狀態(tài)下相似的主要癥狀。
　　2.應激狀態(tài)下，應激動物出現(xiàn)了心電活動異常和心肌損傷。
　　3.應激狀態(tài)下，心律失常的發(fā)生可能與體內應激因子和炎癥因子的水平變化有關。
　　第三部分應激與心

14、律失常細胞機制的研究
　　方法：采用酶解法急性分離豚鼠心室肌細胞，成功分離出形態(tài)、狀況良好，耐鈣的單個豚鼠心室肌細胞。建立全細胞膜片鉗模式。應用ISO30.0nmol/L為工具藥，模擬高兒茶酚胺狀態(tài)下的細胞模型。
　　應用全細胞膜片鉗技術記錄ISO狀態(tài)下，豚鼠單個心室肌細胞AP、DADs及L-型鈣通道電流（ICa,L）、瞬時內向電流（Iti）等電流的變化，從細胞水平分析應激致心律失常的機制。并應用β受體阻滯劑MET對ISO狀

15、態(tài)進行干預，探討β受體阻滯劑在預防軍事應激狀態(tài)下心律失常發(fā)生的細胞電生理機制。
　　結果：
　　1.豚鼠心室肌細胞的急性分離及全細胞膜片鉗的建立：
　　控制好心肌細胞分離中的各種實驗條件、熟練的實驗操作，可順利得到適合膜片鉗記錄的單個心室肌細胞。
　　2.ISO致豚鼠心室肌單細胞AP的改變及MET的干預：
　　應用ISO后APD明顯縮短，1相切跡降低，在同時灌流MET后這種變化得到緩解。ISO30.0nmo

16、l/L使APD50顯著縮短，從對照組的177.6±6.2ms縮短至130.3±9.9ms（P<0.01,n=10）；而APD90由對照組的311.8±13.5ms縮短至262.1±11.6ms（P<0.01,n=10）；而動作電位幅度（APA）和靜息膜電位（RMP）等參數(shù)均未發(fā)生改變。灌流ISO30.0nmol/L+MET1.0μmol/L后APD50恢復至145.7±8.8ms，APD90恢復至297.5±15.5ms。APA和RMP

17、仍然變化較小，均無統(tǒng)計學差異。
　　3.ISO誘發(fā)豚鼠心室肌單細胞DADs和TAs作用：
　　在1.0Hz頻率刺激時，應用ISO30.0nmol/L后可以偶爾誘發(fā)出DADs，但無論是DADs的幅值還是發(fā)生的事件頻率均較小。3.0Hz頻率刺激時，應用ISO30.0nmol/L后可見誘發(fā)系列的DADs，最初DADs的幅值較高，之后逐漸降低，其發(fā)生的事件頻率較多，幾乎出現(xiàn)在整個靜息電位期間。在5.0Hz頻率刺激時，應用ISO30.

18、0nmol/L后可見誘發(fā)出TAs，TAs呈現(xiàn)出明顯的自動除極4相電位，但動作電位幅度較低，并未達到刺激誘發(fā)電位的幅值，同時，還伴隨著較多的DADs出現(xiàn)。
　　1.0-3.0-5.0Hz系列外向電流串刺激時，應用ISO30.0nmol/L后可見誘發(fā)出的DADs和TAs。在1.0Hz的刺激脈沖后，只出現(xiàn)了1個DADs，且幅值較?。辉?.0Hz的刺激脈沖后，出現(xiàn)了數(shù)個DADs，幅值較1.0Hz時增加較多；而在5.0Hz時，則出現(xiàn)TAs和

19、更多的DADs。
　　4.1ISO對豚鼠心室肌單細胞ICa,L的作用及MET干預：
　　應用ISO30.0nmol/L后，ICa,L(電流-電壓)I-V曲線可見，電流密度顯著增加，尤其是在0mV附近更甚，但其不改變通道的激活電壓和峰值電壓；也基本不改變I-V曲線的“倒鐘”形狀，隨著電壓的改變，電流密度也有所改變。在與MET合用后，各電壓下電流密度降低明顯，幾乎與對照無差異。
　　應用ISO30.0nmol/L后，穩(wěn)態(tài)激

20、活曲線右移，即向去極化方向移動，V1/2從對照的-38.84±1.9mV移到-28.89±3.18mV（n=20,P<0.01）。應用MET后得以部分恢復，V1/2變?yōu)?34.45±1.75mV。但無論是應用ISO或加用MET，k值變化不大，三組的k值分別為對照：5.88±0.54mV，ISO：5.18±0.16mV和MET+ISO:4.96±0.22mV。
　　應用ISO30.0nmol/L后，穩(wěn)態(tài)失活曲線右移，即向去極化方向移

21、動，V1/2從對照的-40.77±3.58mV移到-24.79±2.26mV（n=20,P<0.01）。應用MET后得以部分恢復，V1/2變?yōu)?36.58±3.00mV。用ISO或加用MET，三組的k值分別為對照：7.11±0.52mV，ISO：5.30±0.22mV和MET+ISO：6.20±0.87mV，雖然三組有些差異，但差異無顯著性意義。
　　應用ISO30.0nmol/L后，雖然激活曲線也向右移，但由于失活曲線右移更加顯