研究背景：由于临床试验主要由成人参与，因此，在儿童心血管治疗方面的研究仍有欠缺。例如，milrinone在成人中表现出良好的心血管治疗效果，但在儿童中却没有表现出类似的改善，这种差异可能归因于儿童患者心血管生理或病理的不同。
 从新生儿到成人的心血管系统有显著差异，包括心率、心输出量、血管阻力、心肌收缩力等。新生儿心脏储备有限，而成人具有更大的心脏储备。细胞水平上，新生儿与成人心肌细胞在大小、数量和细胞内钙水平等方面存在差异。同时，不同年龄之间的心血管疾病患病率等方面，也表现出明显差异。然而，从新生儿到成人的心脏电生理特征尚未在临床前动物模型中得到全面研究。
 基于此，发表了“Electroanatomical Adaptations in the Guinea Pig Heart from Neonatal to Adulthood ”的研究文章。本研究中，以新生和成年豚鼠为模型，探讨了年龄对心脏电生理的影响。
研究结果：

1. 豚鼠心脏重量的异速生长

首先研究了豚鼠在不同年龄组中心脏重量与体重之间的关系。结果显示，不同年龄组的豚鼠间存在相关性，但随年龄增长，这种相关性逐渐减弱。通过拟合分析发现，不同年龄组的相关性斜率也随之减小，心脏重量相对于体重的比例也逐渐降低（图1）。

图1. 心脏重量与体重之间的关系

 

2. 新生、青年和老年鼠心脏之间有不同体内电特性

比较分析32只豚鼠（10只新生，13只青年，9只老年）的体内心电图数据，结果发现，新生鼠心电图波显示T波与下一拍的P波融合，在青年鼠中，T波不太明显，但在老年鼠中，P波和T波均能清晰区分。此外，新生鼠和青年鼠的心率显著快于老年鼠，新生鼠心脏的P波持续时间（心房激活时间）、QRS间期（心室激活时间）均显著短于成年组，但QTc无显著差异，表明复极时间相似（图2）。

图2. 不同年龄组的体内心电图（ECG）记录
 

3. 新生和成年鼠的心室激活模式和传导速度不同

比较分析新生和成年鼠心脏的心室激活模式和传导速度。研究发现，新生鼠心脏的激活模式呈圆形，而成年鼠心脏则呈椭圆形，此差异可能与新生心肌中Connexin-43的表达模式有关。此外，在传导速度方面，新生鼠心脏的传导速度最慢，而年轻鼠的传导速度最快（图3）。
 

图3. 不同豚鼠年龄组的心室激活动力学变化

4. 心脏电恢复特性随年龄而改变

电恢复特性描述了心脏动作电位（AP）或CaT与频率的相关适应性变化，这些变化是心律失常易感性发生的重要因素。结果发现，随着年龄增长，心外膜动作电位持续时间（APD）和钙传递时间延长，尤其在较慢的刺激频率下表现最为明显。在较慢的刺激速率下，新生鼠心脏的APD50和CaD50明显短于青年和老年鼠。此外，发现在不同年龄组之间，AP恢复曲线有显著差异，尤其是在老年鼠心脏中的斜率最大，而新生鼠的心脏斜率最小。在CaT统计中，只有CaD70恢复曲线在年龄组之间存在差异（图4）。

图4. 刺激作用下的心脏电恢复特性

5. 新生鼠心外膜复极在动态刺激下呈现出区域性和时间性的变化

在人类和大鼠中，出生后的心脏电学特性随着心脏发育而发生变化，如心率增加、QT间期缩短以及QRS轴的改变。随着出生后心脏的发育，动作电位持续时间（APD）缩短，在较慢的刺激频率下更为明显。此外，在新生豚鼠中还观察到心外膜复极的区域异质性，即心尖处的APD较长。然而，在青年和老年豚鼠中未观察到类似的区域性差异。
 

图5. 新生豚鼠心脏的组内和区域变异（动态刺激）
 

6. 在额外刺激下，心脏电恢复特性呈年龄依赖性变化

比较新生豚鼠和成年豚鼠在额外刺激下，心肌动作电位（APD）和钙离子瞬变（CaD）恢复特性的差异。结果显示，新生豚鼠的S1-S2刺激捕获到的间隔时间相对较短，与成年豚鼠相比有显著差异。该刺激条件下，新生豚鼠显示出更为平缓的APD和CaD恢复曲线，而成年豚鼠则显示出更陡峭的恢复曲线。

图6. 额外搏动刺激的心脏电恢复特性

评估新生豚鼠在额外刺激（S1-S2）下，心外膜APD的区域异质性是否持续存在。结果显示，与左心室相比，右心室的APD50较长，表现出明显的区域差异。此外，新生豚鼠的心脏在APD和CaD方面显示出区域异质性，而青年豚鼠和老年豚鼠则没有明显的区域差异。

图7. 新生豚鼠心脏的区域异质性（额外搏动刺激）

7. 新生心脏具有独特的兴奋-收缩耦联特性

兴奋-收缩耦联（ECC）是心肌收缩的关键，动作电位触发胞内钙离子上升，与收缩蛋白相互作用。光学信号生成的动作电位-钙瞬变（AP-CaT）延迟Map图显示，成年心脏在早期复极化期出现负耦联（APD30 > CaD30），而在晚期复极化期出现正耦联（APD70 < CaD70）。相反，在新生豚鼠中，所有复极化期CaD > APD，AP-CaT耦合始终为正，在不同S1-S1刺激速率下，进行均值延迟图的定量测量，进一步证实了以上结果。这一发现揭示了新生豚鼠独特的ECC机制，为心脏发育过程中的电-钙相互作用提供了新的方向（图8）。
 

图8. 不同年龄组豚鼠的动作电位和钙瞬变耦合特征
 

研究结论：
豚鼠心脏从新生到成年的转变，其电生理特性会出现变化。年龄特异性模式会影响心脏生理学、病理学以及心血管疾病治疗等。因此，了解新生儿心脏的发育对于评估治疗的适用性、安全性和有效性至关重要。