機械性引起人類心房的電學(xué)重構(gòu)

機械性引起人類心房的電學(xué)重構(gòu)JonathanM.Kalman,PrashanthanSanders,JosephB.Morton在人類中，陣發(fā)性和慢性心房顫動（房顫）常常與器質(zhì)性心臟病有關(guān)。通常與房顫高發(fā)相關(guān)的許多情況都存在心房被牽張或心房擴張。這類情形包括充血性心力衰竭、二尖瓣病變，以及諸如房間隔缺損（ASD）之類的先天性心臟病。盡管這種臨床聯(lián)系已被充分認識，直到最近，對于與慢性心房牽張有關(guān)的電學(xué)重構(gòu)的類型以及其導(dǎo)致房顫發(fā)生機制的了解甚少。本文集中討論這類患者中房顫的電生理基質(zhì)的本質(zhì)。最初，Wijffels等利用儀器長期監(jiān)測清醒狀態(tài)下的山羊，提出了房顫引起心房重構(gòu)的概念，這是一項具有里程碑性質(zhì)的研究。他們觀察到盡管在早期誘發(fā)的房顫持續(xù)時間很短，隨著人工維持房顫而使房顫變?yōu)槌掷m(xù)性的傾向進行性增加，據(jù)此，他們提出了“房顫生房顫”這一具有重大意義的理論。這種房顫的持續(xù)性與顫動的間隔時間和心房有效不應(yīng)期（ERP）的縮短有關(guān)，心房喪失了頻率適應(yīng)性，ERP的不同步性增加，局部傳導(dǎo)減慢。值得注意的是，在人類中終止慢性房顫和房撲之后也觀察到相似和一致的情況。盡管對心房電學(xué)重構(gòu)的最初焦點集中在房顫對于心房ERP的作用上，得到的數(shù)據(jù)提示伴隨著心房纖維化的器質(zhì)性改變的發(fā)展而出現(xiàn)的傳導(dǎo)減慢在慢性房顫的病理發(fā)生過程的作用更加重要。這些慢性重構(gòu)改變可能是持續(xù)性心律失常的結(jié)果，或者是那些牽張引起的基礎(chǔ)病變的結(jié)果。隨著近幾年，我們對于房顫基礎(chǔ)機制理解的發(fā)展，而更多的將其歸因于異質(zhì)性。這可以通過房顫的病生理過程和房顫的產(chǎn)生基質(zhì)的基礎(chǔ)情況的多樣性反映出來。盡管近期心房重構(gòu)的研究強調(diào)了快速心房率的作用，人們的注意力還是被直接引向牽張與機械-電反饋。在許多臨床情況下，從室上性心動過速（SVT）和心肌梗死的急性作用，到諸如心力衰竭、二尖瓣返流，房間隔缺損和慢性非同步心室（VVI）起搏等慢性情況，心房牽張看起來在房顫的發(fā)展中都起到重要作用。這篇綜述著重描述作為心房牽張結(jié)果的心房電生理改變，以及這些改變在提供房顫電生理學(xué)基質(zhì)中的重要性。一、急性心房牽張對心房的電生理作用在人類中有關(guān)急性心房牽張的研究提供的結(jié)果各不相同甚至令人困惑。這些不同可能與研究中所采用的使心房牽張的方法不同、研究中入選的人數(shù)參差不齊以及心房頻率不同等都有關(guān)系。有一種達到心房牽張的方法是同時起搏心房和心室。Calkins等報道在無器質(zhì)性心臟病的患者中以400ms的驅(qū)動周長同時起搏心房心室，心房的ERP沒有發(fā)生變化，他們沒有觀察到房顫的誘發(fā)頻率增加。然而，同一組研究發(fā)現(xiàn)在通過以房室間期為0ms起搏的驅(qū)動序列的最后兩跳引起心房壓力急性改變，相應(yīng)使心房的ERP縮短。Tse等對無器質(zhì)性心臟病患者進行研究，觀察到同時起搏心房心室可引起心房牽張，并且相應(yīng)的右心房ERP縮短而伴有發(fā)生房顫的傾向性增加。相反，Klein等則論證當房室間期從160ms下降到0ms時，以周長400ms進行起搏，隨著心房壓力的增加，導(dǎo)致心房的ERP增加。其它的研究也觀察到無器質(zhì)性心臟病患者在同時起搏心房心室引起心房壓力增加時心房ERP增加的程度不一致。在冠狀靜脈竇遠端和右心房后側(cè)壁測得的心房ERP顯著增加，而在右心耳處則不然。也就是說，他們觀察到ERP的離散度增加了。Antoniou等研究了急性心房牽張在有陣發(fā)性房顫病史患者中誘發(fā)房顫的作用。在這些患者中，通過給予0.9%的生理鹽水增加容量負荷而達到心房牽張。在心房壓力較低時，16位患者中有3位誘發(fā)了超過3分鐘的房顫，心房壓力增加后則10位患者出現(xiàn)持續(xù)性房顫。其它研究檢驗了由于快速室上性心動過速而心房心室?guī)缀跬瑫r激動引起心房牽張的影響。盡管這些研究可能混淆了快速心率的作用，它們模擬了一種增加房顫風(fēng)險的真實的臨床情況。Klein等觀察到，在SVT時右心房壓力增加，相應(yīng)右心房ERP增加。同樣，Chen等觀察到，在SVT時伴隨心房壓力增加而心房的ERP增加，并且ERP的離散度增加。有趣的是，這些研究者觀察到有房顫病史的患者隨著心房的急性牽張而ERP離散度加大更明顯。這些關(guān)于急性心房牽張的研究結(jié)果不同的原因可能與研究的人群不同、心房率變化范圍過寬、未能控制繼發(fā)性自主神經(jīng)作用以及牽張對局部ERP的異質(zhì)性作用有關(guān)。事實上，ERP異質(zhì)性的增加可能是心房牽張的致心律失常作用的一個因素。在細胞水平，急性機械刺激對于鈣的調(diào)節(jié)（動作電位時程縮短）以及牽張激活離子通道活動（動作電位時程延長）的相關(guān)作用可能也在一定程度上說明急性牽張可能產(chǎn)生ERP縮短或延長這樣表面上看似矛盾的作用。（動作電位復(fù)極出現(xiàn)交叉轉(zhuǎn)變，早期動作電位時程縮短，而晚期動作電位時程延長。）引人注目的是，盡管對ERP的作用報道不同，所有的研究都顯示急性心房牽張導(dǎo)致房顫的誘發(fā)率顯著增加。二、慢性心房牽張對心房的電生理作用為了獲得有關(guān)慢性心房牽張對于人類心房電生理作用的相關(guān)信息，有必要研究能夠同樣引起慢性心房擴大的不同病理生理條件或情況的作用。1.非同步起搏VVI起搏與房顫發(fā)生率增加之間的關(guān)聯(lián)已經(jīng)被確立。為了更好的理解這種關(guān)系的基礎(chǔ)機制，Sparks等研究了長期VVI起搏對于心房的電學(xué)特性及機械功能的影響。這個前瞻性隨機對照研究觀察了18例VVI模式起搏的患者與12例DDD模式（房室同步起搏）起搏的患者3個月。在慢性VVI起搏之后，所有的檢測部位（右房側(cè)壁、右心耳、右房間隔、冠狀靜脈竇遠端）心房肌的ERP以不一致的方式顯著增加。這與P波時限延長和竇房結(jié)重構(gòu)有關(guān)。在一個并行研究中，這些作者論證了心房的顯著增大與心房機械功能受損相關(guān)，依據(jù)是排空速度下降和左心耳的局部區(qū)域改變。重要的是，這些研究也記錄了3個月的VVI起搏引起的這些改變可以通過3個月的生理性（DDD）起搏而逆轉(zhuǎn)。最近，在許多與心房擴大有關(guān)的臨床情況中研究的心房電生理特性為房顫的基質(zhì)提供了更多的信息。2.二尖瓣狹窄風(fēng)濕性心臟病引起的二尖瓣狹窄經(jīng)常合并有房顫發(fā)生。盡管在西方社會這種疾病的發(fā)生率顯著降低，然而在世界上的許多國家中它依然是一種重要疾病。Fan等研究了31例二尖瓣狹窄患者在進行經(jīng)皮二尖瓣球囊擴張術(shù)時檢測的右心房電生理參數(shù)。在這些患者中，檢測時19例是慢性房顫，12例是竇性心律。對房顫患者進行復(fù)律，這些患者的心房ERP顯著縮短，竇房結(jié)重構(gòu)，與竇性心律患者相比心房傳導(dǎo)延遲對期外刺激的反應(yīng)無明顯差異。在二尖瓣球囊擴張術(shù)后3個月重復(fù)檢查，與竇性心律患者相比，心房ERP比基礎(chǔ)明顯延長。盡管這種ERP的延長可能由于房顫誘導(dǎo)的重構(gòu)逆轉(zhuǎn)所引起的，研究也觀察到竇性心律組在球囊瓣膜成形之后即刻ERP延長。后者的觀察提示在二尖瓣狹窄的情況下心房牽張可能可逆性縮短心房ERP。在進行瓣膜成形之后，房顫組傳導(dǎo)延遲沒有變化，但是，有趣的是瓣膜成形術(shù)后即刻竇性心律組傳導(dǎo)延遲明顯縮短，與心房牽張可能導(dǎo)致傳導(dǎo)延遲的假設(shè)相符。在此研究中未能評估是否存在附加的而不可逆轉(zhuǎn)的長期傳導(dǎo)改變。在風(fēng)濕性心臟病患者中，在慢性牽張作用之外，也不能除外疾病本身導(dǎo)致的局部纖維化和傳導(dǎo)延遲。還應(yīng)強調(diào)一點，此研究沒有收集左心房的參數(shù)，即慢性二尖瓣狹窄最可能出現(xiàn)的明顯電生理影響的部位。3.二尖瓣返流慢性二尖瓣返流是房顫發(fā)生最有力的危險因素之一。在最近幾年內(nèi)，許多研究提供了關(guān)于慢性房顫中的房顫基質(zhì)新的描述。在一個慢性房顫的犬模型中，Verheule等觀察到左右心房ERP同樣增加。此外，還有誘發(fā)持續(xù)性房顫的機會增加并且間質(zhì)纖維化和慢性炎癥的病理性區(qū)域增加。Tieleman等測量了進行心臟手術(shù)的一組不同患者的心房ERP：15例有慢性房顫，16例有陣發(fā)性房顫，15例無房顫病史。在這些患者中，22例有二尖瓣返流。作者報告無論心房的基礎(chǔ)節(jié)律如何，與無二尖瓣返流患者相比，二尖瓣返流與心房ERP延長相關(guān)。這些數(shù)據(jù)與我們研究所獲得的初步數(shù)據(jù)一致。我們研究了10例由于二尖瓣脫垂引起的嚴重二尖瓣返流但無房顫病史患者的心臟電生理特性，并與10例年齡相匹配的對照組進行了比較。二尖瓣返流患者的左心房和右心房的容量顯著增加。這些患者的右心房間隔和冠狀靜脈竇遠端的心房ERP延長。但是，ERP的離散度增加。此外，二尖瓣返流患者顯示出局部傳導(dǎo)延遲和P波時限延長的電生理依據(jù)。盡管這些觀察的證實有待于詳盡的左心房標測研究，我們的發(fā)現(xiàn)提示慢性二尖瓣返流患者發(fā)生房顫的基質(zhì)可能與心房擴大、局部傳導(dǎo)延遲和結(jié)構(gòu)改變有關(guān)，而不是與心房ERP縮短有關(guān)。4.充血性心力衰竭充血性心力衰竭是伴發(fā)于房顫的最常見情況，大約30%的心衰患者可能合并有房顫。Sanders等描述了重癥心力衰竭患者心房電重構(gòu)的特點。21例由先天性或慢性缺血性心肌病造成的充血性心力衰竭患者進行了電生理和電學(xué)解剖學(xué)評估，并與21例年齡相匹配的對照者進行比較。充血性心力衰竭患者具有廣泛的電生理異常。他們表現(xiàn)為器質(zhì)性和解剖性異常，同樣存在廣泛的低電壓的心房區(qū)域以及自發(fā)電靜止區(qū)域（瘢痕）。伴隨著這些結(jié)構(gòu)異常（并且可能是其結(jié)果），還存在著心房傳導(dǎo)明顯受損的根據(jù)。采用傳統(tǒng)和電－解剖（三維）標測均可觀察到的傳導(dǎo)異常遍布于整個右心房。還可發(fā)現(xiàn)解剖學(xué)因素決定的在終末嵴的區(qū)域性傳導(dǎo)延遲。此外，與快速心房率引起的心房重構(gòu)的類型相反，充血性心力衰竭患者沒有顯示出心房ERP縮短。事實上，與對照組相比，在這些患者中各部位的ERP都有延長。而ERP的離散度或頻率適應(yīng)性沒有改變。這些患者還顯示出竇房結(jié)功能受損。可能作為他們所表現(xiàn)的電生理異常的結(jié)果，這些患者發(fā)生房顫的傾向增加，并且誘發(fā)的房顫持續(xù)時間明顯延長。這個研究提示在充血性心力衰竭患者中的房顫基質(zhì)可能主要由于器質(zhì)性異常和傳導(dǎo)延遲所引起的，而不是心房ERP的改變所致，就如同快速心房率引起的重構(gòu)一樣。5.先天性心臟病，房間隔缺損，心房牽張與心房重構(gòu)房間隔缺損伴慢性心房容量超負荷成年患者的自然病史的特點是發(fā)生房性心律失常的風(fēng)險增加，似乎通過閉合房間隔缺損而改變的幾率很小。盡管在外科修補房間隔缺損之后外科阻滯線可能造成“瘢痕相關(guān)性”心房大折返基質(zhì)，慢性心房牽張和容量超負荷對房間隔缺損患者的心房電生理的影響成為近期研究的主題。Morton等研究了13例血流動力學(xué)變化顯著的房間隔缺損患者的右心房電生理特性。這些患者在右心房低側(cè)壁、右心房高側(cè)壁以及右心房高位間隔等部位的心房ERP明顯延長。這些ERP改變與ERP的異質(zhì)性改變無關(guān)。此外，這些患者在終末嵴由解剖學(xué)決定的功能性傳導(dǎo)延遲的證據(jù)。與年齡匹配的對照個體相比，房間隔缺損患者沿終末嵴記錄到廣泛的分裂雙電位。在這個部位傳導(dǎo)延遲隨著S2期外刺激的聯(lián)律間期縮短而增加。重要的是，在閉合房間隔缺損6個月之后重新檢查部分患者的時候，這些區(qū)域性傳導(dǎo)異常持續(xù)存在。在一系列房性心律失常中的終末嵴部位的各向異性以及功能性傳導(dǎo)延遲的作用已經(jīng)被詳盡描述。先前曾表明這種結(jié)構(gòu)在典型心房撲動、如低位環(huán)折返的不典型撲動以及房顫的發(fā)生中起到重要作用。房間隔缺損患者有竇房結(jié)重構(gòu)的證據(jù)，其較正的竇房結(jié)恢復(fù)時間顯著延長。有作者假設(shè)區(qū)域性傳導(dǎo)延遲構(gòu)成了房間隔缺損患者中折返的基質(zhì)并且具有重要的致心律失常作用，盡管心房ERP適度延長。重要的是，這個研究也提示這些區(qū)域性傳導(dǎo)異常，可假定是慢性心房牽張的后果，是發(fā)生心律失常的主要基質(zhì)，在基礎(chǔ)的缺損被糾正之后可能不會逆轉(zhuǎn)。Chen等研究了10例心房擴大而無房性心律失常病史的患者，與心房容量正常的20例對照患者相比，發(fā)現(xiàn)心房ERP顯著延長。三、結(jié)構(gòu)性重構(gòu)中，心房顫動，與竇房結(jié)功能不良并存先前討論的那些研究已經(jīng)遮蔽了與慢性心房擴大相關(guān)的結(jié)構(gòu)性重構(gòu)本質(zhì)的曙光，不論是由于容量超負荷或心力衰竭或瓣膜病變所致。在這些患者中觀察到的大量的心房病變提示存在一種機制耦合著房顫與竇房結(jié)功能不良。也就是說，基本的病理過程導(dǎo)致彌漫性異常。這些導(dǎo)致心房心肌功能喪失并延緩了傳導(dǎo)。這個過程因而不僅產(chǎn)生了房顫的基質(zhì)，并且導(dǎo)致竇房結(jié)起搏細胞復(fù)合體破壞。Sanders等最近假設(shè)如果存在功能性竇房結(jié)起搏細胞復(fù)合體分布廣泛的本質(zhì)，并且房顫經(jīng)常伴有竇房結(jié)功能不良，竇房結(jié)功能不良患者可能必然具有分布廣泛的心房異常。他們比較了16例癥狀性竇房結(jié)功能不良患者與16例年齡匹配的對照個體的心房的電生理和電-解剖學(xué)特性。竇房結(jié)功能不良患者顯示出與慢性心房牽張患者狀態(tài)相似的心房重構(gòu)。竇房結(jié)功能不良患者心房ERP顯著增加而ERP的異質(zhì)性沒有改變，心房傳導(dǎo)延緩，并有在終末嵴的解剖學(xué)決定的傳導(dǎo)延遲的證據(jù)。電-解剖標測顯示竇房結(jié)復(fù)合體在竇房結(jié)功能不良患者中是局限性結(jié)構(gòu)，常常出現(xiàn)在低位終末嵴的局部與電壓標測中殘余電壓幅度最大的部位一致。在心房的其它部位，特別是沿著原始起搏細胞復(fù)合體長軸有明顯電壓減低區(qū)及電靜止區(qū)（或瘢痕）。在竇房結(jié)功能不良患者中誘發(fā)的房顫持續(xù)更長時間，或者變?yōu)槌掷m(xù)性的。這些電生理異常類似于那些在慢性心房牽張中所見的情況。為什么這些患者在沒有慢性牽張的情況下發(fā)生了如此變化尚不清楚，但值得花些時間來簡要地檢查一下隨年齡老化而心房重構(gòu)的情況。1.年齡與心房重構(gòu)年齡的增長是發(fā)生房顫的最重要的危險因素之一。在60歲以下的人群中3%～4%出現(xiàn)房顫，而在80歲以下的人群中則發(fā)病率達到9%。最近，Kistler等描述了隨年齡增長的電生理及電-解剖學(xué)重構(gòu)情況。對無房性心律失常的患者進行右心房標測，并按年齡分組（30，30-60，以及>60歲）分層記錄數(shù)據(jù)。年齡增長伴隨著心房不應(yīng)期的延長和廣泛的解剖學(xué)決定的傳導(dǎo)延緩。電-解剖學(xué)標測顯示與區(qū)域性傳導(dǎo)延緩有關(guān)的彌漫性低電壓區(qū)域。記錄的數(shù)據(jù)表明隨年齡增長碎裂及雙電位的信號增加，特別是在終末嵴局部。這些改變也類似于在慢性牽張中所見情況，盡管它們不甚嚴重并且與心房纖維化的發(fā)展是一致的，在老化的病理研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)心房纖維化。2.牽張相關(guān)性觸發(fā)因素盡管本章討論的是牽張在維持多個子波折返所需要的基質(zhì)的發(fā)生中所起到的作用，啟動這一進程的觸發(fā)因素也與牽張有關(guān)。這些觸發(fā)因素最常見的解剖部位就是肺靜脈。然而，盡管臨床印象提示靜脈回流的突然改變通過產(chǎn)生肺靜脈牽張可能刺激這些觸發(fā)因素，仍缺乏確切的數(shù)據(jù)。近來有許多研究描述了肺靜脈的肌肉組織的電生理特點以及為什么肌袖組織可能在房顫的發(fā)生中發(fā)揮作