苦參堿對低鉀致兔左心室流出道細胞電生理異常保護作用及其機制

王雪芳，劉艷明，呂英雷

（1．河北北方學院基礎醫(yī)學院生理教研室，河北 張家口075000；2．中國人民解放軍第251醫(yī)院心內(nèi)二科，河北 張家口075000；3．河北北方學院臨床醫(yī)學2010級4班，河北 張家口075000）

低鉀血癥是引起各種心律失常的常見原因．中藥苦參是豆科槐屬植物苦參的干燥根，《本草經(jīng)百種錄》稱 “此以味治也，苦入心，寒除火，故苦參專治心經(jīng)之火”．苦參堿是苦參的主要有效成分．目前，苦參堿臨床上常用于治療多種原因所導致的心律失常，其對多種因素誘發(fā)的心律失常具有一定的保護作用［1－2］．血鉀異常是引起心肌細胞功能異常從而導致一些特發(fā)性心律失常產(chǎn)生的原因之一，由低血鉀導致的左心室流出道慢反應自律細胞功能異常從而誘發(fā)心律失常產(chǎn)生的作用機制尚不明了．本實驗應用常規(guī)玻璃微電極細胞內(nèi)記錄技術，觀察苦參堿對低鉀致兔左心室流出道細胞電生理異常保護作用并探討其機制．通過本研究期望對源于心室流出道的特發(fā)性心律失常提供苦參堿參與心律失常后臨床康復的實驗數(shù)據(jù)．

1 材料和方法

1．1 標本制備

選用2．5～3．5 kg家兔，雌雄不拘．擊顱致昏后迅速開胸取出心臟，沖洗．置于36±0．5℃的O2飽和的改良 K－H 液 （NaCl 0．118 mol／L，KCl 0．47×10－2mol／L，CaCl20．25×10－2mol／L，MgCl20．12×10－2mol／L，Na HCO30．18×10－2mol／L，KH2PO40．12×10－2mol／L，葡萄糖0．8×10－2mol／L，p H7．4）中當天使用．剪去左右心耳，從主動脈進剪，沿右心室外側緣剪開，暴露左心室，保留左心室流出道組織周圍2 cm2，其余剪除．制好的標本以不銹鋼針固定于灌流槽內(nèi)的硅膠上，恒速灌流，流速為10 m L／min，在灌流液中持續(xù)充以O2．標本在灌流液中穩(wěn)定30 min后開始實驗．

1．2 觀測指標

動作電位0相幅值 （APA），50%復極化時間 （D50），90%復極化時間 （D90），4相自動去極速度（Vmax），自發(fā)放電頻率 （RPF）．

1．3 實驗過程和分組

玻璃微電極充以3 mol／L KCL電極液后直流電阻為10～20Ω．使用刺激器引導出細胞動作電位，使微電極穩(wěn)定于左心室流出道同一細胞內(nèi)，記錄其動作電位圖形．如能記錄到自發(fā)電位，則不再進行電刺激；若記錄不到自發(fā)電活動，則將刺激電極置于遠離瓣膜一端的心肌組織上，給以波寬兩倍于閾強度方波刺激，刺激時間由數(shù)秒至數(shù)分不等，直至誘發(fā)出穩(wěn)定的自發(fā)節(jié)律，停止電刺激，自發(fā)節(jié)律穩(wěn)定后開始實驗．分組：低鉀血癥組，加入低鉀灌流液 （NaCl 0．118 mol／L，KCl 0．22×10－2mol／L，CaCl20．25×10－2mol／L，MgCl20．12×10－2mol／L，Na HCO30．18×10－2mol／L，KH2PO40．12×10－2mol／L葡萄糖0．8×10－2mol／L，p H 7．4）灌流；低鉀血癥＋苦參堿組，在低鉀灌流液50 m L中加入苦參堿5 m L （50μmol／L），觀察并記錄各項參數(shù)．

1．4 統(tǒng)計學處理

2 結 果

表1 低鉀對兔左心室流出道慢反應自律細胞動作電位的影響 ±s，n＝12）

表1 低鉀對兔左心室流出道慢反應自律細胞動作電位的影響 ±s，n＝12）

注：與對照組比＊P＜0．05，＊＊P＜0．01．

組別 APA （m V） Vmax （V／S） APD50 （ms） APD90 （ms） RPF （bmp）對照組低鉀血癥組 （5 min）低鉀血癥組 （10 min）低鉀血癥組 （20 min）52．36±1．15 64．43±2．64＊71．21±2．21＊82．34±1．21＊＊9．76±1．45 10．46±2．12 14．13±1．12＊19．74±2．12＊＊161．35±3．23 132．23±2．21 114．33±2．45 99．23±3．34＊201．66±12．56 196．29±12．63 184．25±11．55 167．16±10．34＊96．32±9．45 96．61±10．78 114．35±12．11＊138．45±9．56＊＊

表2 苦參堿對低鉀致兔左心室流出道慢反應自律細胞動作電位的影響 ±s，n＝12）

表2 苦參堿對低鉀致兔左心室流出道慢反應自律細胞動作電位的影響 ±s，n＝12）

注：與對照組相比＊P＜0．05，＊＊P＜0．01，與低鉀血癥組相比ΔP＜0．05，ΔΔP＜0．01．

組別 APA （m V） Vmax （V／S） APD50 （ms） APD90 （ms） RPF （bmp）對照組低鉀血癥組 （20 min）低鉀血癥＋苦參堿組 （20 min）52．36±1．15 82．34±1．21＊＊54．34±0．89ΔΔ 9．76±1．45 19．74±2．12＊＊9．99±1．45ΔΔ 161．35±3．23 99．23±3．43＊165．67±2．63Δ 201．66±12．56 167．16±10．34＊211．65±12．15Δ 96．32±9．45 138．45±9．56＊＊99．67±3．16ΔΔ

3 討 論

動物實驗和臨床觀察均證明苦參堿在治療心律失常方面具有肯定的作用，主要表現(xiàn)為降低心肌細胞的興奮性，延長有效不應期，降低異位節(jié)律的發(fā)生率［3］，而有效不應期與鉀電流有關．苦參堿對左心室流出道自發(fā)慢反應電位的影響國內(nèi)外尚未見報道．河北北方學院生理教研室前期實驗研究發(fā)現(xiàn)兔、大鼠、兔左心室流出道的特定部位存在慢反應自律細胞，發(fā)現(xiàn)該部位組織學形態(tài)、電位特征以及0相和4相的離子流基礎與竇房結起搏細胞相似，對左心室流出道慢反應自律細胞離子流的實驗分析表明：0相主要去極離子流為Ca2＋內(nèi)流，還可能有少量Na＋內(nèi)流參與，復極過程主要由K＋離子外流引起；4相自動除極化主要由K＋外流的進行性衰減形成，還有ICa－L和ICa－T參與，主要是ICa－L離子通道的參與；在起搏電流中，If電流也起一定作用［4］．目前發(fā)現(xiàn)，臨床上難以治療的由電解質(zhì)紊亂 （例如低鉀血癥、低鎂血癥等）所引起的室顫、早搏、心動過速等心律失常的發(fā)生常與心室流出道的結構、形態(tài)和功能異常有關．實驗室研究發(fā)現(xiàn)鉀是影響心肌細胞功能的重要原因，低鉀可以使外向鉀電流孔道對K＋的通透性下降，阻滯了Ik，引致復極時細胞的凈外向電流進一步減少，增強心肌自律細胞的自律性，使心肌興奮性增高，動作電位達到最大復極后，細胞內(nèi)K＋外流比正常緩慢，而Na＋內(nèi)流相對加速［5］．本實驗研究發(fā)現(xiàn)，低鉀使得左心室流出道慢反應自律細胞APA、Vmax、VDD、RPF增高，APD50、APD90縮短．故推測低鉀使得慢反應自律細胞的自動去極化加速，自律性增高可能與Ikr離子通道有關；K＋的通透性下降使得Ca2＋內(nèi)流的抑制作用減弱，Ca2＋內(nèi)流加速而使復極加速，導致心肌有效不應期縮短，使自動興奮的頻率增高，心率加快．目前，臨床發(fā)現(xiàn)低血鉀引起Q－T延長、T波低平、U波明顯，血鉀降低導致心肌細胞靜息電位增加，動作電位和不應期延長，Q－T間期延長，使折返性心律失常的值閾降低，同時低血鉀致心肌細胞膜過度極化、復極不同步，也可促成折返性心律失常［6－7］．另外，河北北方學院生理教研室前期研究發(fā)現(xiàn)，左心室流出道組織動作電位形態(tài)呈多樣性，即具有電生理異質(zhì)性，心肌細胞電生理異質(zhì)性受多種病理生理因素如電解質(zhì)代謝平衡紊亂、酸中毒、缺血缺氧以及藥物等因素的影響，容易出現(xiàn)傳導異常和折返，尤其是折返性期前收縮和心動過速等心律失常［8］．本研究結果提示苦參堿拮抗了低鉀致左心室流出道慢反應自律細胞異常電生理作用，故推測苦參堿是通過抑制左心室流出道慢反應細胞鈉通道的開放，阻礙了細胞去極化過程中的Na＋內(nèi)流，促進K＋外流，減慢0期最大上升速率，使得Vmax減慢，RPF減慢，來實現(xiàn)其抗心律失常作用的．本實驗利用常規(guī)玻璃微電極細胞內(nèi)記錄技術觀察了在低鉀條件下苦參堿對左心室流出道自發(fā)慢反應電位的影響，通過本實驗提示苦參堿對治療低鉀導致的左心室流出道慢反應自律細胞異常電生理所致的心律失常有一定的療效．

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［3］ 謝華，溫洪濤，高遠．苦參堿對心肌電生理及機械特性的影響 ［J］．中國藥理學通報，2004，20（2）：192－195

［4］ 陳彥靜，葛賦貴．兔主動脈前庭組織的自律性研究和形態(tài)學觀察 ［J］．生理學報，1994，46（5）：458－464

［5］ 張婉，潘振偉，馮鐵明，等．苦參堿對缺血性心室肌細胞快速延遲整流鉀電流的作用 ［J］．中國藥理學通報，2008，24 （3）：322－326

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［8］ 張曉云，陳彥靜，葛賦貴，等．兔主動脈前庭自律細胞與竇房結電生理特性的比較分析 ［J］．生理學報，2003，54（4）：405－410