急性應(yīng)激對(duì)現(xiàn)役軍人心電生理影響及機(jī)制的研究.pdf

1、背景:應(yīng)激是指機(jī)體在生存過(guò)程中遇到內(nèi)外環(huán)境劇變時(shí)，機(jī)體出現(xiàn)的一種綜合應(yīng)答狀態(tài)。強(qiáng)烈的應(yīng)激或者是長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)激嚴(yán)重影響著人類(lèi)的身心健康，輕者可表現(xiàn)為機(jī)體生理功能紊亂，重者可引發(fā)應(yīng)激性疾病。軍人作為一個(gè)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(duì)更多的應(yīng)激源。軍事應(yīng)激所致?lián)p傷已被確定為部隊(duì)非戰(zhàn)斗減員的主要原因之一，因此軍事應(yīng)激損傷的防護(hù)已引起世界各國(guó)軍事醫(yī)學(xué)部門(mén)的高度重視。我國(guó)軍事應(yīng)激研究尚處起步階段，對(duì)軍事應(yīng)

2、激與心血管功能改變尤其是心律失常的研究報(bào)道尚少。因此，本課題從軍事作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)及實(shí)驗(yàn)室模擬應(yīng)激狀態(tài)，來(lái)探討軍事應(yīng)激對(duì)軍人心電生理的影響及機(jī)制。
　　目的:本課題第一部分從軍事作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)探討軍事應(yīng)激對(duì)我國(guó)現(xiàn)役軍人心電生理的影響。通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)心電圖的對(duì)比分析，了解心電變化尤其是心律失常發(fā)生的情況；通過(guò)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(biāo)，探討自主神經(jīng)系統(tǒng)在應(yīng)激性心律失常發(fā)生中的作用。第

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

4、。并應(yīng)用β受體阻滯劑美托洛爾（MET）對(duì)ISO狀態(tài)進(jìn)行干預(yù)，探討β受體阻滯劑在預(yù)防軍事應(yīng)激狀態(tài)下心律失常發(fā)生的細(xì)胞電生理機(jī)制。
　　第一部分急性應(yīng)激對(duì)我國(guó)現(xiàn)役軍人心電生理的影響
　　課題實(shí)施時(shí)間：2006.03-2009.12。
　　方案：對(duì)某駐京部隊(duì)在執(zhí)行維和任務(wù)或進(jìn)行集中軍事演練的103名現(xiàn)役軍人進(jìn)行動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)測(cè)，作為應(yīng)激組；同時(shí)對(duì)該部隊(duì)在3個(gè)月內(nèi)未參加重大集中軍事訓(xùn)練的150名現(xiàn)役軍人監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)心電圖，作為對(duì)照組

5、，對(duì)兩組動(dòng)態(tài)心電圖進(jìn)行分析比較，研究軍事應(yīng)激狀態(tài)下，參訓(xùn)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(biāo)變化。
　　結(jié)果：
　　1.所有動(dòng)態(tài)心電圖記錄時(shí)間均為22h~24h，兩組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　2.心率：應(yīng)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(duì)照組（P<0.05或P<0.01）。
　　3.房性心律失常：房早發(fā)生率對(duì)照組稍高，但兩組無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但平均房早數(shù)應(yīng)激組明顯高于對(duì)照

6、組（P<0.01）。應(yīng)激組房速的發(fā)生率顯著高于對(duì)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　4.室性心律失常：室性早搏的發(fā)生率兩組無(wú)明顯差異，但平均室性早搏數(shù)量應(yīng)激組明顯高于對(duì)照組（P<0.01）。應(yīng)激組有3人出現(xiàn)短陣室速，而對(duì)照組無(wú)室速發(fā)生。
　　5.HRV時(shí)域指標(biāo)：應(yīng)激組SDNN、SDANN、PNN50、HRVTI等均低于對(duì)照組(均P<0.05)。
　　6.HRT：應(yīng)激組TO

7、高于對(duì)照組，而TS及TD均低于對(duì)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(duì)竇性心律的TWA情況，結(jié)果顯示：2個(gè)分析截?cái)帱c(diǎn)，應(yīng)激組TWA均明顯高于對(duì)照組。(均P<0.05)。
　　8.應(yīng)激組有3人出現(xiàn)短陣室速，綜合3人的心電生理指標(biāo)可見(jiàn)，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(duì)應(yīng)指標(biāo)的均值，另1人的上述指標(biāo)略高于均值。HRV各時(shí)域指標(biāo)其中1人顯著減低，另2人輕

8、度減低。HRT指標(biāo)中2人TO、TS及TD均為陽(yáng)性，1人TS及TD陽(yáng)性，TO陰性。3人的TWA均高于本組相對(duì)應(yīng)指標(biāo)的均值。
　　結(jié)論：
　　1.應(yīng)激狀態(tài)下，參訓(xùn)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(yán)重程度均增加。應(yīng)激是我國(guó)軍人心律失常產(chǎn)生或/和加重的原因之一。
　　2.應(yīng)激狀態(tài)下，參訓(xùn)軍人自主神經(jīng)功能紊亂調(diào)節(jié)失衡，特別是迷走神經(jīng)功能失常。
　　3.應(yīng)激狀態(tài)下，自主神經(jīng)調(diào)節(jié)失衡，致心肌細(xì)胞電活動(dòng)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(yīng)激與心律失常的發(fā)生有密切的關(guān)聯(lián)。
　　4.多個(gè)反映自主神經(jīng)功能失衡的檢測(cè)指標(biāo)聯(lián)合應(yīng)用，將進(jìn)一步提高對(duì)SCD高危人群的識(shí)別和預(yù)測(cè)。
　　第二部分急性復(fù)合刺激對(duì)豚鼠的應(yīng)激作用
　　方法：采用噪聲、夜間光照、足底電擊以及束縛的復(fù)合刺激作為應(yīng)激源，刺激豚鼠16h，制備急性應(yīng)激模型。連接肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖監(jiān)測(cè)心率和心律失常情況。應(yīng)用ELISA法檢測(cè)急性應(yīng)激狀態(tài)下，豚鼠血清中神經(jīng)內(nèi)分泌因子

10、促腎上腺皮質(zhì)素釋放激素（CRH）、促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)和皮質(zhì)醇（CORT），炎癥因子Hcy和心肌損傷指標(biāo)TNI含量，用乳膠增強(qiáng)免疫比濁法測(cè)定炎癥因子血清hs-CRP水平。在評(píng)估模型建立成功的同時(shí)，從應(yīng)激因子和炎癥因子角度分析應(yīng)激性心電改變的機(jī)制。
　　結(jié)果：
　　1.一般行為改變：應(yīng)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(duì)照組豚鼠無(wú)行為學(xué)改變，精神狀態(tài)

11、良好，活動(dòng)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(yīng)激組豚鼠心率為503±16次/分，明顯高于正常對(duì)照組337±18次/分(P<0.01）。
　　3.心律失常發(fā)生情況：正常對(duì)照組在觀察期間心電圖未見(jiàn)心律失常出現(xiàn)；而應(yīng)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(guò)性，持續(xù)時(shí)間均不長(zhǎng)，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(duì)照組相比，應(yīng)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(yīng)激后，豚鼠血清中Hcy為14.12±1.54umol/L顯著升高，對(duì)照組Hcy為8.35±1.60umol/L(P<0.01）。血清中hs-CRP含量從對(duì)照組的2.27±1.52mg/L升高至應(yīng)激組的6.01±1.74mg/L(P<0.01）。
　　6.血清TNI水平：與正常

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

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

15、態(tài)進(jìn)行干預(yù)，探討β受體阻滯劑在預(yù)防軍事應(yīng)激狀態(tài)下心律失常發(fā)生的細(xì)胞電生理機(jī)制。
　　結(jié)果：
　　1.豚鼠心室肌細(xì)胞的急性分離及全細(xì)胞膜片鉗的建立：
　　控制好心肌細(xì)胞分離中的各種實(shí)驗(yàn)條件、熟練的實(shí)驗(yàn)操作，可順利得到適合膜片鉗記錄的單個(gè)心室肌細(xì)胞。
　　2.ISO致豚鼠心室肌單細(xì)胞AP的改變及MET的干預(yù)：
　　應(yīng)用ISO后APD明顯縮短，1相切跡降低，在同時(shí)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(duì)照組的177.6±6.2ms縮短至130.3±9.9ms（P<0.01,n=10）；而APD90由對(duì)照組的311.8±13.5ms縮短至262.1±11.6ms（P<0.01,n=10）；而動(dòng)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(fù)至145.7±8.8ms，APD90恢復(fù)至297.5±15.5ms。APA和RMP

17、仍然變化較小，均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　3.ISO誘發(fā)豚鼠心室肌單細(xì)胞DADs和TAs作用：
　　在1.0Hz頻率刺激時(shí)，應(yīng)用ISO30.0nmol/L后可以偶爾誘發(fā)出DADs，但無(wú)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(shí)，應(yīng)用ISO30.0nmol/L后可見(jiàn)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(gè)靜息電位期間。在5.0Hz頻率刺激時(shí)，應(yīng)用ISO30.

18、0nmol/L后可見(jiàn)誘發(fā)出TAs，TAs呈現(xiàn)出明顯的自動(dòng)除極4相電位，但動(dòng)作電位幅度較低，并未達(dá)到刺激誘發(fā)電位的幅值，同時(shí)，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(shí)，應(yīng)用ISO30.0nmol/L后可見(jiàn)誘發(fā)出的DADs和TAs。在1.0Hz的刺激脈沖后，只出現(xiàn)了1個(gè)DADs，且幅值較小；在3.0Hz的刺激脈沖后，出現(xiàn)了數(shù)個(gè)DADs，幅值較1.0Hz時(shí)增加較多；而在5.0Hz時(shí)，則出現(xiàn)TAs和

19、更多的DADs。
　　4.1ISO對(duì)豚鼠心室肌單細(xì)胞ICa,L的作用及MET干預(yù)：
　　應(yīng)用ISO30.0nmol/L后，ICa,L(電流-電壓)I-V曲線可見(jiàn)，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(duì)照無(wú)差異。
　　應(yīng)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(dòng)，V1/2從對(duì)照的-38.84±1.9mV移到-28.89±3.18mV（n=20,P<0.01）。應(yīng)用MET后得以部分恢復(fù)，V1/2變?yōu)?34.45±1.75mV。但無(wú)論是應(yīng)用ISO或加用MET，k值變化不大，三組的k值分別為對(duì)照：5.88±0.54mV，ISO：5.18±0.16mV和MET+ISO:4.96±0.22mV。
　　應(yīng)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(dòng)，V1/2從對(duì)照的-40.77±3.58mV移到-24.79±2.26mV（n=20,P<0.01）。應(yīng)用MET后得以部分恢復(fù)，V1/2變?yōu)?36.58±3.00mV。用ISO或加用MET，三組的k值分別為對(duì)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(wú)顯著性意義。
　　應(yīng)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