李　娜， 王文誉， 何　巍， 丁爽爽， 奚剑飞， 徐　皓， 张　周

（中国科学院上海药物研究所， 上海 201203）

生物遥测技术监测清醒状态下普通棉耳狨猴的心电生理特性

李娜， 王文誉， 何巍， 丁爽爽， 奚剑飞， 徐皓， 张周

（中国科学院上海药物研究所， 上海 201203）

目的 采用生物遥测法监测清醒状态下狨猴心率、体温、血压及心电图各项指标。方法 在普通棉耳狨猴体内埋置生物传感器， 恢复两周后， 采用Dataquest A.R.T. 4.3系统连续监测24 h的心率、体温、血压和心电图指标， 并于第二周、第三周各重复一次。结果 在整个实验过程中，该方法所监测指标基本维持正常水平，心率为（148.12±15.94）～（256.85±25.67） 次/min，体温为（35.60±0.23）～（38.67±0.75） ℃，平均动脉压为（67.45±8.96）～（94.95±11.62） mmHg，白天的各项心电指标高于夜间，且三次实验及平均值间比较无显著差异（P＞0.05）。结论 成功建立了生物遥测方法， 可以准确监测清醒状态下普通棉耳狨猴的心电生理指标。

普通棉耳狨猴； 传感器； 生物遥测； 心电生理指标

非人灵长类实验动物与人类生理反应特性极其相似，研究领域涉及人类脑发育、畸胎学、内分泌学、行为学、免疫学、病毒学、肿瘤学和生殖生物学等生命科学， 特别是普通棉耳狨猴（Common Cotton-eared Marmoset， Callithrix Jacchus），由于其体型小、繁殖率高、实验研究用量小，是生命科学研究领域很有价值的实验材料。同时，新药开发研究中，心血管系统指标也是药物安全性评价和药效学评价研究的重要参数。进行心血管指标监测方法的研究成为热点，特别是生物遥测技术（Telemetry）是通过手术将生物传感器植入动物体内，再由接收、转化、存储和处理等一系列装置测定动物在清醒且自由活动状态下的体温、血压、心率和心电图等生理指标，这样所得到的数据更加贴近动物正常生理学指标，避免了动物应激造成的误差。目前，国内已采用生物遥测技术评价实验犬和大鼠的心血管指标，但未见有狨猴生物遥测技术的报道。作者采用在普通棉耳狨猴体内埋置生物传感器，在动物清醒、自由活动的状态下测定其心率、体温、血压以及心电图，为生命科学研究提供一系列可靠、真实的数据。

1　材料与方法

1.1实验材料

1.1.1实验动物雄性普通棉耳狨猴6只（普通级， 年龄2～2.5岁， 体质量350 g左右）， 引自南非（非人灵长类动物出口-国际兽医检查证书： P12070076/268），饲养在中国科学院上海药物研究所［SYXK（沪）2010-0049］。饲养环境的温度21～25 ℃，日温差≤4℃；相对湿度40%～70%； 每日12 h光照维持，昼夜循环（6∶00～18∶00为光照时间）； 每日上午饲喂狨猴饲料，下午饲喂红薯、鸡蛋、面包、酸奶、水果等（每日1～2种），自由饮水，饲料购自上海仕林生物科技有限公司［沪饲审（2008）04031］。

1.1.2药物、试剂异氟烷（Baxter Healthcare of Puerto Rico， 批号： N031F315），帕瑞昔布钠（辉瑞制药， 批号： G70221），青霉素（华北制药股份有限公司， 批号：F3046205），Dataquest A.R.T. 4.3系统（Data Sciences International， USA），Ponemah分析软件，Data Analysis分析软件，DSI无线遥测系统生物传感器（HD-S11），手术器械，麻醉机，手术无影灯，灭菌器等。

1.2实验方法

1.2.1手术操作无菌操作状态下，在狨猴腹部切口4～5 cm，暴露腹腔，生物传感器的压力导管通过腹股沟插入腹主动脉，缝合肌肉，再将电极二导联分别埋置在胸部和腹部的皮下，与肌肉缝合固定。手术过程中采用异氟烷吸入麻醉，诱导麻醉时异氟烷浓度为体积分数5%，维持麻醉浓度为3%； 术后采用帕瑞昔布钠镇痛，3 mg/kg体质量肌肉注射，连续3 d； 肌肉注射青霉素抗菌消炎，8万单位每日1次，连续10 d。

1.2.2数据采集与分析狨猴手术后恢复两周，从12∶00开始连续监测24 h内的心率、体温、血压和心电图； 每隔4.5 min连续采集30 s数据（心率、体温、血压）， 并将每小时段内的12组30 s数据取平均值作图， 分析各项指标的变化； 另每小时段内取安静状态下2段心电图，分析心电图间期（PR间期，RR间期， QRS间期， QT间期， QTcb等）； 分别于第二周和第三周重复监测该6只狨猴连续24 h的各项心电指标，并取三次实验各时间段的数据平均值。

1.3数据处理和统计学分析

所有数据均采用Dataquest A.R.T. 4.3系统记录，再分别用Ponemah和 Data Analysis软件进行分析统计，所有数据用±s表示， 采用SPSS19.0软件进行统计学处理。差异显著性采用独立样本t检验和单因子方差分析， P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1心率

同一时间段内，三次监测结果及平均值间的心率相比基本一致，无显著差异（P＞0.05），白天（6∶00～18∶00）活动状态下的平均心率值明显高于夜间（18∶00～06∶00）（P＜0.01）， 7∶00最高， 为 256.85±25.76次/min，夜间22∶00最低值为148.12±15.94次/min（图1）。

2.2体温

平均体温在35.60±0.23 ℃～38.67±0.75 ℃，白天体温高于夜间体温， 基本维持在37.25～38.67 ℃；且三周及平均体温间无显著差异（P＞0.05）（图2）。

2.3平均动脉压

白天的平均动脉压平均值（89.11±9.74 mmHg）高于夜间（71.74±9.77 mmHg）（P＜0.01）， 7∶00时达到最高， 为94.95±11.62 mmHg， 夜间22∶00最低值为67.45±8.96 mmHg，且三次监测结果及平均值间无显著差异（P＞0.05）（图3）。

2.4心电图

在整个监测过程中各心电间期指标基本维持正常水平，且同时间段内三次监测结果及其平均值相比均无显著差异（P＞0.05）（图4）。

3　讨论

国外很多生命科学研究机构都将测量动物清醒状态下的生理指标作为新技术、新方法研究的基础［1］，而测定生理指标的方法有很多种，如动物体内插入导管后连接到外置的Matrix显示法、尾套加压法、穿夹克遥测方法、探头植入体内的生物遥测技术等。但前三种方法都有它们各自的缺点， 如：从动物体内接出的导管跟外置Matrix连接，虽然记录的是正常动物的生理指标，但动物不能自由活动， 而且由于伤口不能完全封闭， 存在感染问题［2］； 而尾套加压法由于束缚和应激会使指标高于正常数值，实验重复性差； 穿夹克遥测方法的主要缺点是夹克设备易损环，且不能进行长期实验。探头植入体内生物遥测技术所测得的结果更加真实、实验数据重复性好、研究者能够长时间记录动物生理数据、实验动物可以重复使用、实验结果更加符合于疾病本身的发展变化规律、更好的维护动物福利［3］。

图1　清醒普通棉耳狨猴心率值Figure 1 The heart rate of conscious common cotton-eared marmosets

图2　清醒普通棉耳狨猴体温值Figure 2 The body temperature of conscious common cotton-eared marmosets

图3　清醒普通棉耳狨猴平均动脉压监测值Figure 3 The mean arterial blood pressure of conscious common cotton-eared marmosets

生物遥测技术是通过手术方法将生物传感器植入动物体内，再由接收和显示等一系列装置来测定实验动物的体温、血压、心率和心电图等生理指标，是目前药物安全性评价和药效学评价的先进技术，目前我国还未见在狨猴应用生物遥测技术的报道。1993年，Schnell等［4］利用生物遥测技术监测了狨猴在无束缚状态下的血压、心率等值。此后科学家们陆续验证了该方法的可靠性、准确性和稳定性， 并应用此方法进行药物对机体的影响研究， 如Honda 等［5］利用狨猴体内埋置传感器的方法研究了交感神经与副交感神经功能对于QT间期的影响。同时Tabo等［6］、Honda等［7］和Horri 等［8］均用此方法开展药物对于血压、心率、体温、QT间期和运动昼夜节律的影响研究。本实验即用该方法来监测自由活动状态下普通棉耳狨猴的心电生理指标，为生命科学研究提供一系列基础心电生理参数。

本实验中普通棉耳狨猴白天活动状态下平均心率值为220.29±25.28次/min， 与Schnell等［9］报道的采用生物遥测法监测的心率（230±26次/min）无较大差异， 本实验中心率最高值为256.85±25.76次/min，夜间平均心率值为157.80±17.36次/min。同时， 实验得出狨猴的体温在（35.60±0.23）～（38.67±0.75） ℃，白天体温高于夜间体温，与Hoffmann等［10］报道的温度范围（36～39℃）基本相符。同时，本实验所得的平均动脉压的数值也与Schnell 等［9］报道结果基本一致。昼夜间各指标的比较结果可以说明动物在光照周期的活动较光暗周期频繁，导致各项指标的昼夜差异。

研究结果得出三周间各项心电指标基本无差异变化，说明该方法监测数据的稳定性高、可重复性高。同时生物遥测技术可以有效避免对动物造成应激，得到一系列稳定的、准确的心电指标。Holzgrefe等［11］认为生物遥测技术可以准确、便捷监测狨猴的各项心电指标。我国目前还没有关于普通棉耳狨猴心血管及心电指标的系统研究报道，更没有关于狨猴生物遥测技术的报道，本文方法的建立及其监测的数据可为我国生命科学研究提供一系列可靠的、真实的数据。

生物传感器植入体内的生物遥测技术能够准确的提供实验动物在正常的、自由活动的、非麻醉状态下的一系列心电指标， 能够长时间记录动物生理指标、实验动物可重复使用、实验结果更加符合于动物本身的发展变化规律、更好的维护动物福利。

［1］Haverkamp W， Breithardt G， Camm AJ， et al. The potential for QT prolongation and proarrhythmia by non-antiarrhythmic drugs： clinical and regulatory implications. Report on a policy conference of the European Society of Cardiology［J］. Eur Heart J， 2000， 21（15）：1216-1231.

［2］Hondeghem L， Carlsson L， Duker G. Instability and triangulation of the action potential predict serious proarrhythmia，but action potential duration prolongation is antiarrhythmic ［J］. Circulation， 2001， 103（15）：2004-2013.

［3］Malik M， Farbom P， Batchvarov V， et al. Relation between QT and RR intervals is highly individual among healthy subjects： Implications for heart rate correction of the QT interval［J］. Heart， 2002， 87（3）：220-228.

［4］Schnell CR， Wood JM. Measurement of blood pressure and heart rate by telemetry in conscious unrestrained marmosets ［J］. Am J Physiol， 1993， 264（5）：1509-1516.

［5］Honda M， Komatsu R， Isobe T， et al. Involvement of the autonomic nervous system in diurnal variation of corrected QT intervals in common marmosets ［J］. JPharmacol Sci，2013， 121（2）：131-137.

［6］Tabo M， Hara T， Sone S， et al. Prediction of drug-induced QT interval prolongation in telemetered common marmosets ［J］. J Toxicol Sci， 2008， 33（3）：315-325.

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［8］Horri I， Kito G， Hamada T， et al. Development of telemetry system in the common marmoset-cardiovascular effects of astemizole and nicardipine［J］. J Toxicol Sci， 2001， 27（2）：123-130.

［9］Schnell CR， Wood JM. Measurement of blood pressure and heart rate by telemetry in conscious unrestrained marmosets ［J］. Lab Anim， 1995， 29（3）：258-261.

［10］ Hoffmann K， Coolen A， Schlumbohm C， et al. Remote longterm registrations of sleep-wake rhythms， core body temperature and activity in marmoset monkeys［J］. Behav Brain Res， 2012， 235（2）：113-123.

［11］ Holzgrefe H， Ferber G， Champeroux P， et al. Preclinical QT safety assessment： cross-species comparisons and human translation from an industry consortium［J］. J Pharmacol Toxicol Methods， 2014， 69（1）：61-101.

Monitoring on Cardiovascular and Physiology Characteristics of Conscious Common Cotton-eared Marmoset by Telemetry

LI Na， WANG Wen-yu， HE Wei， DING Shuang-shuang， XI Jian-fei， XU Hao， ZHANG Zhou （Shanghai Institution of Materia Medica Chinese Academy of Science， Shanghai 201203， China）

Objective To monitor the heart rate， body temperature， blood pressure and electrocardiogram of conscious common cotton-eared marmosets by telemetry. Methods After two weeks of surgery with implanting the sensor in marmosets， the heart rate， body temperature， blood pressure and electrocardiogram were monitored on continuous 24 hours by Dataquest A.R.T. 4.3， then repeated in the second and third week. Results During the monitoring process， all the monitored index were maintained at the normal level， the heart rate was between 148.12±15.94 and 256.85±25.67 beat/min，while the body temperature ranged from 35.60±0.23 ℃ to 38.67±0.75 ℃， and the mean arterial blood pressure ranged from 67.45±8.96 mmHg to 94.95±11.62 mmHg. The data of cardiovascular and physiology during the daytime were higher than those of at night， and no differences were found among the three monitoring results （P＞0.05）. Conclusions The telemetry was successfully established for exactly monitoring the cardiovascular and physiology data in conscious marmosets.

Common cotton-eared marmoset； Sensor； Telemetry；Data of cardiovascular and physiology

Q95-33

A

1674-5817（2015）06-0490-05

10.3969/j.issn.1674-5817.2015.06.012

2015-04-20

上海市科学技术委员会实验动物专项（12140900100）

李娜（1982-）， 女， 高级工程师， 硕士， 主要从事实验动物模型和兽医护理的研究。E-mail： nali@simm.ac.cn

张周（1963-）， 男， 研究员， 主要从事实验动物科学管理及动物模型的研究。E-mail： zzhang@simm.ac.cn