鎂離子和鈣離子對實(shí)驗(yàn)性家兔心肌毒性作用的研究*

許 瀛 金正賢 姚樹桐 桑 慧 司艷紅 喬先福 商戰(zhàn)平

(泰山醫(yī)學(xué)院，山東 泰安 271000)

1 材料和方法

1.1 研究對象 成年家兔(2.5±0.3)kg，雌雄不限。

1.2 藥物 20%烏拉坦，10%MgCl2溶液，5%CaCl2溶液。

1.3 儀器 家兔手術(shù)器械，BL-410生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

1.4 家兔頸部手術(shù) 用20%烏拉坦按5 ml/kg經(jīng)耳緣靜脈注射進(jìn)行家兔全身麻醉，將家兔仰臥位固定于兔臺(tái)上，做一頸部皮膚縱向切口。行氣管插管術(shù)，連接感受器，監(jiān)測呼吸。分離頸總動(dòng)脈，行動(dòng)脈插管術(shù)，連接感受器，監(jiān)測血壓。連接肢體導(dǎo)聯(lián)，監(jiān)測心電變化。

1.5 造模用鎂離子劑量預(yù)試驗(yàn) 采用定性造模的方法，經(jīng)耳緣靜脈緩慢推注10%MgCl2溶液，觀察家兔呼吸和血壓的變化情況，當(dāng)呼吸明顯變淺變慢或消失、血壓下降時(shí)停止推注，觀察血壓和呼吸壓是否自行回升。若能保持穩(wěn)定則證明造模成功，若發(fā)生自身代償，則繼續(xù)緩慢推注，直到呼吸血壓保持在低水平。經(jīng)多組家兔試驗(yàn)，造模用10%MgCl2溶液量約需1.8 ml/kg，推注要緩慢，保持4 min以上。

1.6 鈣劑救治量預(yù)試驗(yàn) 將家兔隨機(jī)分成6組，每組5只，用 5%CaCl2溶液分別按 0.6 ml/kg，1.0 ml/kg，1.4 ml/kg，1.8 ml/kg，2.2 ml/kg，2.6 ml/kg對每組家兔搶救，其中:1組家兔全部死亡;2組家兔血壓不能恢復(fù)正常;3組和4組家兔血壓恢復(fù)正常;5組家兔血壓恢復(fù)，心電呈現(xiàn)不規(guī)則波動(dòng);6組家兔呈明顯鈣離子中毒癥狀，出現(xiàn)室撲室顫波，3只死亡。最終選用鈣治療量在1.1～2.3 ml/kg之間，將實(shí)驗(yàn)組分為小劑量(1.1 ml/kg)，低劑量(1.5 ml/kg)，中劑量(1.9 ml/kg)和高劑量(2.3 ml/kg)四個(gè)鈣處理組。鈣劑在1 min左右注射完效果最好。

1.7 試驗(yàn)過程 將家兔隨機(jī)分成小、低、中、高4組，每組5只。家兔手術(shù)后每只用1.8 ml/kg 10%MgCl2溶液經(jīng)耳緣靜脈推注制造實(shí)驗(yàn)性家兔高鎂血癥模型，MgCl2推注時(shí)間維持4 min以上。最早出現(xiàn)現(xiàn)象為呼吸變淺變慢，很快血壓下降，心電圖顯示房室和室內(nèi)傳導(dǎo)阻滯，P-R間期延長，QRS波群變寬，造模成功后，用5%CaCl2溶液按1.1 ml/kg、1.5 ml/kg、1.9 ml/kg、2.3 ml/kg 分別對四組家兔進(jìn)行搶救，緩慢注射CaCl2溶液，此時(shí)家兔呼吸不會(huì)立刻恢復(fù)，血壓仍輕微下降或維持低水平，繼續(xù)緩慢推注CaCl2，推注時(shí)間控制在1 min左右，若速度過快，血清鈣離子濃度迅速上升可致心肌毒性作用。需要注意的是，由于家兔存在個(gè)體差異，造模時(shí)1.8 ml/kg 10%MgCl2溶液為估量值，根據(jù)出現(xiàn)傳導(dǎo)阻滯的時(shí)間和程度，適量增減。

1.8 數(shù)據(jù)采集 監(jiān)測項(xiàng)目包括呼吸、血壓、心電圖的改變。呼吸的深淺、頻率和有無為出現(xiàn)高鎂血癥的標(biāo)志，血壓的變化作為本試驗(yàn)定量分析的主要數(shù)據(jù)，分別記錄正常狀態(tài)、高鎂血癥時(shí)和鈣劑處理后家兔呼吸壓和血壓值，做統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。心電圖的改變作為輔助判定高鎂和高鈣時(shí)的心肌損害和毒性作用。

2 結(jié)果

2.1 鈣劑處理后對高鎂血癥家兔呼吸的影響(表1，圖1)

表1 家兔呼吸壓變化情況(mmHg，±s)

表1 家兔呼吸壓變化情況(mmHg，±s)

注:與正常組比較，△P ＜0.01，*P ＜0.05。

分組 小劑量 低劑量 中劑量 高劑量正常組7.97 ±1.14 8.15 ±1.29 8.77 ±1.09 9.86 ±2.39高鎂血癥組 1.12±1.19△ 1.32±0.98△ 0.9±0.54△ 0.56±1.03△鈣劑處理組20s 5.23 ±2.84 7.23 ±2.23 8.54 ±3.85 7.79 ±1.23 40s 14.79 ±3.62 21.33 ±5.23 23.75 ±3.77 22.35 ±3.95 60s 12.04 ±1.92 15.93 ±3.82 17.06 ±3.82 24.23 ±4.77 80s 9.77 ±0.84 12.72 ±1.77 13.49 ±3.19 16.73 ±5.22 100s 6.34 ±1.33 9.98 ±1.46 10.96 ±1.77 14.95 ±3.94 120s 5.15 ±2.77△ 9.34 ±1.56* 9.52 ±1.23 10.85 ±3.45*

圖1 鈣劑處理對高鎂血癥家兔呼吸的影響(中劑量組)

由中劑量組呼吸大體變化曲線可見，出現(xiàn)高鎂癥狀時(shí)，呼吸變淺甚至消失，鈣劑搶救后呼吸最早恢復(fù)，加深并強(qiáng)過用藥前呼吸深度。

2.2 鈣劑處理后對高鎂血癥家兔血壓的影響(表2，圖2)

表2 家兔收縮壓變化情況(mmHg，±s)

表2 家兔收縮壓變化情況(mmHg，±s)

注:與正常組比較，△P ＜0.01，*P ＜0.01，＊＊P ＜0.05，△△P ＜0.05;與鈣處理后30s比較，＊＊P ＜0.05，*△P ＜0.05，△△P ＜0.05。

分組 小劑量 低劑量 中劑量 高劑量正常組172.3 ±11.9 157.3 ±11.6 153.4 ±8.6 143.9 ±20.9高鎂血癥組 159.9 ±11.9 139.1 ±15.9 144.6 ±6.9 128.1 ±23.2鈣劑處理組15s 162.6 ±18.9 137.2 ±24.1 142.1 ±4.2 125.3 ±34.2 30s 156.4 ±13.1△ 121.8 ±21.5△ 139.1 ±1.4△ 116.4 ±29.9△45s 163.7 ±15.5 133.2 ±17.3 146.2 ±8.2 124.0 ±34.4 1min 158.1 ±14.6 134.4 ±22.5 148.6 ±8.6 125.3 ±28.2 1.5min 155.2 ±28.0 139.2 ±24.8 148.7 ±8.2 134.2 ±17.8 2min 167.1 ±19.1 145.1 ±15.3 150.4 ±7.4 136.2 ±24.4 3min 152.4 ±37.9* 143.3 ±18.2＊＊ 152.5 ±5.2＊△ 136.5 ±27.7△△

圖2 鈣劑處理對高鎂血癥家兔血壓的影響(中劑量組)

中劑量組收縮壓大體變化曲線顯示，出現(xiàn)高鎂血癥時(shí)，收縮壓舒張壓都下降，舒張壓下降較收縮壓速度快，幅度大且恢復(fù)慢，變化過程不穩(wěn)定。

2.3 鈣劑處理后對高鎂血癥家兔心電的影響 中劑量組鈣劑處理后家兔存活，心肌自律性得到明顯恢復(fù)，心律加快，QRS波群變窄，傳導(dǎo)阻滯得到改善。高劑量組鈣劑處理后，出現(xiàn)不規(guī)則波形，很快出現(xiàn)心室撲動(dòng)，未采取搶救措施，家兔死亡(圖3，4)

圖3 中劑量組家兔心電表現(xiàn)

圖4 高劑量組家兔心電表現(xiàn)

3 討論

鎂離子在含量上是機(jī)體內(nèi)第四位的陽離子，僅次于鈉、鉀、鈣。血清鎂的濃度高于1.25 mmol/L時(shí)為高鎂血癥，臨床表現(xiàn)與血清鎂升高的幅度及速度有關(guān)，短時(shí)間內(nèi)迅速升高者臨床癥狀較嚴(yán)重[1]，本試驗(yàn)即對家兔急性重癥高鎂血癥的搶救。血清鎂離子升高可抑制神經(jīng)-肌肉和呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)，其主要機(jī)制:(1)對神經(jīng)-肌肉和呼吸系統(tǒng)的影響:血清鎂離子升高可與鈣離子相互競爭，抑制神經(jīng)-肌肉接頭以及中樞神經(jīng)乙酰膽堿的釋放，減弱乙酰膽堿的除極化，降低細(xì)胞興奮性，表現(xiàn)出肌無力、四肢肌肉癱軟和昏睡、昏迷等中樞抑制狀態(tài)，嚴(yán)重高血鎂可使呼吸中樞興奮性降低和呼吸肌麻痹，發(fā)生呼吸衰竭、呼吸停止[2]。由于此種機(jī)制是對神經(jīng)的抑制，在試驗(yàn)中最先表現(xiàn)出來，故把呼吸的減弱和消失作為出現(xiàn)高鎂血癥的標(biāo)志。(2)對心血管系統(tǒng)的影響:①對心臟的影響:當(dāng)胞外鎂離子增加時(shí)，可使靜息電位升高，動(dòng)作電位上升速度變快，幅度加大，時(shí)程延長，使心肌細(xì)胞興奮性和自律性降低，表現(xiàn)為自律性細(xì)胞的抑制，出現(xiàn)竇性心動(dòng)過緩、各種情況的傳導(dǎo)阻滯，由于高位正常細(xì)胞自律性降低，低位自律性細(xì)胞興奮，可發(fā)生各種心律失常。高血鎂對心肌收縮力也有一定抑制作用，但對于心輸出量的影響較小，高鎂血癥時(shí)血壓下降的主要原因在于其對血管的影響。②對血管的影響:高血鎂可抑制交感神經(jīng)節(jié)前纖維乙酰膽堿的釋放，相應(yīng)去甲腎上腺素釋放減少，表現(xiàn)為血管平滑肌舒張，從而導(dǎo)致血壓下降[3－4]。(3)心電圖表現(xiàn):高血鎂可抑制房室和心室內(nèi)傳導(dǎo)，并直接降低竇房結(jié)組織的興奮性和自律性，可引起傳導(dǎo)阻滯和心動(dòng)變緩，心電圖表現(xiàn)為P-R間期延長、QRS增寬和Q-T間期延長，通常高鎂血癥常伴有高鉀血癥，?？梢姼呒?T波[2，4]，本試驗(yàn)為急性高鎂血癥，故不出現(xiàn)高鉀癥狀。

鈣離子是鎂離子的拮抗劑，可與鎂離子競爭結(jié)合受體，抑制鎂離子上述一系列作用?？梢跃徑馍窠?jīng)-肌肉的癥狀，迅速的恢復(fù)呼吸。由于血清鈣離子增多，鈣離子細(xì)胞內(nèi)流量增加，肌漿網(wǎng)釋放鈣離子變多，可有更多的鈣離子與肌鈣蛋白亞單位結(jié)合，緩解鎂離子對心肌興奮-收縮偶聯(lián)的抑制，增強(qiáng)心肌的收縮力[5－6]。

試驗(yàn)中最早出現(xiàn)變化的監(jiān)測項(xiàng)目為呼吸，推注MgCl2溶液起初無明顯變化，約1～2 min后，呼吸開始減弱，減弱過程平穩(wěn)漫長，是由于血清內(nèi)鎂離子達(dá)到一定的濃度后，才會(huì)出現(xiàn)明顯呼吸抑制的緣故。推注過程需緩慢，血清鎂離子快速升高將發(fā)生急性重癥高鎂血癥，導(dǎo)致家兔的死亡。若呼吸減弱出現(xiàn)過早或是呼吸驟然消失，說明注射鎂離子速度過快，造模失敗。注射鈣劑后，家兔呼吸很快得到恢復(fù)并遠(yuǎn)超出正常呼吸壓力數(shù)倍，如圖1，是由于鈣離子增強(qiáng)了呼吸肌的興奮性和收縮力，同時(shí)由于呼吸減弱，血液內(nèi)二氧化碳濃度升高，刺激中樞和外周化學(xué)感受器，致呼吸加深加強(qiáng)而高于正常值。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，比較鈣劑處理后與正常組數(shù)據(jù)，家兔呼吸壓的改變情況，小劑量組(P ＜0.01)，低劑量組(P ＜0.05)和高劑量組(P＜0.05)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，中劑量組(P＞0.05)差異較小，說明中劑量組呼吸壓與正常值較為接近，恢復(fù)情況最好，小劑量組鈣劑處理后與正常呼吸壓差異較大，恢復(fù)情況不理想。

通過比較家兔正常狀態(tài)、出現(xiàn)高鎂血癥時(shí)和運(yùn)用鈣劑處理后血壓的變化情況，分析不同鈣劑處理組的效果。試驗(yàn)中血壓監(jiān)測值與呼吸有所不同，家兔血壓最低值并非出現(xiàn)在高鎂癥狀時(shí)，而在出現(xiàn)癥狀后30 s左右，推測原因?yàn)?鎂離子為持續(xù)輸入，頭皮針膠管中及回心靜脈內(nèi)的鎂離子稍后才能到達(dá)作用部位，產(chǎn)生后續(xù)降壓作用;而鈣劑同樣滯后30 s到達(dá)作用部位開始拮抗鎂離子毒性作用，使血壓上升;鎂、鈣離子對于神經(jīng)-肌肉接頭的作用迅速而敏感，而對于心血管的作用略遲緩。故在計(jì)算時(shí)，將30 s時(shí)血壓值作為高鎂癥狀時(shí)的血壓值。如圖2所示，由于鎂離子對于心臟和血管都有負(fù)性作用，既降低心肌收縮力，又?jǐn)U張外周血管，所以收縮壓和舒張壓都下降。而鈣劑對于心臟的正性作用遠(yuǎn)強(qiáng)于對血管的收縮作用，應(yīng)用鈣劑搶救的初始階段，穩(wěn)定住收縮壓或令其上升的同時(shí)，舒張壓仍繼續(xù)有所下降，一段時(shí)間后才開始回升。試驗(yàn)中，收縮壓的變化最敏感直觀，可以及時(shí)反映試驗(yàn)中所用藥品導(dǎo)致的血壓變化，舒張壓的變化較滯后且不穩(wěn)定，所以本試驗(yàn)所用血壓監(jiān)測值為收縮壓。采用單因素方差分析，比較鈣處理后與正常狀態(tài)時(shí)，家兔血壓的變化情況，小劑量組(P ＜0.01)，低劑量組(P ＜0.05)和高劑量組(P＜0.05)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，中劑量組(P ＞0.05)無統(tǒng)計(jì)意義，是由于中劑量組處理后，血壓恢復(fù)良好而接近正常值，經(jīng)計(jì)算無差異。與高鎂血癥時(shí)血壓值比較，低劑量組(P ＜0.05)，中劑量組(P ＜0.05)和高劑量組(P＜0.05)均有意義，說明三組鈣劑量都有一定的拮抗鎂離子、升高血壓的作用。

試驗(yàn)中對家兔心電的監(jiān)測，作為輔助判定高鎂血癥發(fā)生時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)，以及血清內(nèi)高鈣離子對心肌毒性作用的依據(jù)。高鎂血癥時(shí)，由于鎂離子可降低房室結(jié)的興奮性和自律性，各組家兔都可見心率變緩，鎂離子還可抑制房室和室內(nèi)沖動(dòng)的傳導(dǎo)，QRS波群明顯變寬，PR間期延長，小劑量組由于鈣離子不足，傳導(dǎo)阻滯逐步增強(qiáng)，導(dǎo)致兩只家兔死亡;低劑量組和中劑量組的鈣劑量，都不同程度地緩解了傳導(dǎo)阻滯作用，低劑量組RS波呈坡形下降，是由于鈣離子量不足，細(xì)胞膜上鈣離子通道未能完全復(fù)活，鈣離子的轉(zhuǎn)運(yùn)受抑制導(dǎo)致;高劑量組鈣劑完全注入后，由于血清內(nèi)鈣離子含量過高，不僅不能拮抗鎂離子的作用，而且還引發(fā)了高鈣血癥，很快出現(xiàn)不同程度的不規(guī)則波形，一只家兔出現(xiàn)心室撲動(dòng)，未采取搶救措施，很快死亡。

鈣離子作為鎂離子拮抗劑可有效搶救實(shí)驗(yàn)性家兔高鎂血癥的呼吸減弱、血壓下降和心肌毒性等，綜合家兔存活率，呼吸、血壓統(tǒng)計(jì)運(yùn)算以及心電監(jiān)測情況分析，1.9 ml/kg 5%CaCl2溶液緩慢靜脈推注搶救效果最佳，考慮到家兔個(gè)體健康狀況差異和代償能力不同，在此劑量基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測各項(xiàng)指標(biāo)的情況適當(dāng)加減藥量可達(dá)到最佳效果。

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