中藥活性成分對(duì)心肌細(xì)胞電壓依賴性鉀通道的作用

易　敏,傅建平,董　艷,郭　歡,王競(jìng)濤,王曉紅,武紅莉,余丹玲,李海霞,王　忠,南景一

(1.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院，北京 100053；2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院臨床基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，北京 100700；3山東步長(zhǎng)制藥股份有限公司，山東 菏澤 274000)

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綜述

中藥活性成分對(duì)心肌細(xì)胞電壓依賴性鉀通道的作用

易敏1,傅建平1,董艷1,郭歡1,王競(jìng)濤1,王曉紅1,武紅莉2,余丹玲1,李海霞1,王忠2,南景一3

(1.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院，北京 100053；2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院臨床基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，北京 100700；3山東步長(zhǎng)制藥股份有限公司，山東 菏澤 274000)

中藥；活性成分；心肌細(xì)胞；電壓依賴性鉀通道

心律失常是心血管疾病常見(jiàn)的表現(xiàn)形式，尤其是室上性心動(dòng)過(guò)速、心室顫動(dòng)等惡性心律失常，常伴有誘發(fā)心源性猝死的風(fēng)險(xiǎn)。而目前抗心律失常藥物的總有效率只有30%～60%，揭示其機(jī)制并尋找更精確的作用靶點(diǎn)一直是抗心律失常研究的方向。心律失常屬于中醫(yī)“心悸”“怔忡”范疇，中醫(yī)辨證治療本病有著悠久的歷史和豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)心律失常的糾正具有顯著優(yōu)勢(shì)，且中藥為天然藥物,不良反應(yīng)相對(duì)較小，普遍受到患者的青睞，有廣闊的發(fā)展前景。目前研究證實(shí)眾多中藥活性成分可以同時(shí)作用于多個(gè)靶點(diǎn)，同時(shí)影響多種離子通道的功能，是理想的抗心律失常藥物[1-2]。心律失常多由于心肌離子通道的病變使各個(gè)心肌纖維的電活動(dòng)由同步現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為去同步現(xiàn)象。而離子通道作為一種鑲嵌在細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層中形成水性孔道的糖蛋白,不僅參與細(xì)胞膜興奮性的調(diào)節(jié),還直接影響著膜內(nèi)外多種離子的轉(zhuǎn)運(yùn),在細(xì)胞分子水平對(duì)維持機(jī)體的正常生理功能至關(guān)重要。廣泛分布于心肌細(xì)胞膜的離子通道有Na+、K+、Ca2+及Cl-離子通道，其中ICa、INa、延遲整流性鉀電流(IK,Delayed rectifier K+current)是目前治療心律失常重要的靶點(diǎn)[1-2]。鉀離子通道家族種類最多最復(fù)雜，不同位置不同種鉀離子通道其電生理特征和功能均有顯著的差異。鉀離子通道家族中的電壓依賴性鉀通道(Kv)因種類繁多而廣泛存在于心肌細(xì)胞中，對(duì)心肌細(xì)胞的功能有著重要影響。另外，多種中藥活性成分可直接或間接作用于Kv，對(duì)調(diào)控心肌細(xì)胞能有著至關(guān)重要的作用[3]，因此備受研究者的關(guān)注?，F(xiàn)將其作用綜述如下。

1　中藥活性成分對(duì)Kv的作用

1.1Kv電壓依賴性鉀通道的分類鉀離子通道種類繁多，其分類依據(jù)大致為電導(dǎo)特性、電壓特性、電流特性、生物通道種系、通道蛋白同源性、通道蛋白分子結(jié)構(gòu)、通道蛋白的氨基酸序列等。本文主要論述心肌細(xì)胞上的離子通道。電壓門控鉀離子通道又稱Kv,種類眾多，與此離子通道相關(guān)的結(jié)構(gòu)也最復(fù)雜。大致分為IK、瞬間外向鉀電流(Ito,Transient out ward K+current)和鈣激活K+鉀通道(KCa)。IK是細(xì)胞去極化時(shí)激活的外向鉀電流,決定基因?yàn)?Kv2.1。此類鉀離子通道在信息細(xì)胞膜去計(jì)劃時(shí)經(jīng)過(guò)短暫延遲激活，其失活時(shí)間也很緩慢，根據(jù)其種類不同，失活時(shí)間從幾百毫秒到十秒。IK電流主要由兩部分組成:①快速激活的IK(IKr),又稱藥物敏感鉀電流。由KCH2編碼的hERG和KCNE1(KCN2)編碼的MiRP1(minK)分別構(gòu)成IKr通道的α亞單位和β亞單位。②慢速激活的IK(IKs)，又稱藥物不敏感鉀電流,KCNQ1基因編碼的α(KvLQT1)亞基和KCNE1基因編碼的β(minK)亞基共同控制。此外,超速延遲整流性鉀電流(IKur)在整個(gè)除極過(guò)程中幾乎不失活。 IKur在人類心房強(qiáng)烈表達(dá),其離子通道的分子基礎(chǔ)是Kv1.5鉀通道[4]。Ito是在動(dòng)作電位(AP)早期,或細(xì)胞去極化早期出現(xiàn)的一外向電流。分為兩類: Ito1 與復(fù)極早期(1 期)有關(guān),對(duì)4-氨基吡啶(4-AP)敏感；Ito2依賴于肌質(zhì)網(wǎng)的Ca2+釋放,應(yīng)用阻滯肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放的藥物可使Ito2消失。

2　對(duì)IKr有作用的中藥活性成分

2.1槐果堿(sophocarpine，SC)槐果堿是具有喹諾里西定環(huán)的苦參堿類生物堿。研究表明其可以通過(guò)抑制HEK293細(xì)胞-hERG電流，延長(zhǎng)復(fù)極時(shí)間[5]。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示槐果堿可電壓依賴性地抑制hERG鉀電流，但對(duì)hERG鉀通道的激活與去活化沒(méi)有影響。

2.2鉤藤堿(rhynchophylline,Rhy)鉤藤堿是鉤藤的主要活性成分，同樣可以通過(guò)抑制HEK293細(xì)胞-hERG電流進(jìn)而延長(zhǎng)心肌細(xì)胞的復(fù)極時(shí)間。Gui等[6]研究發(fā)現(xiàn)鉤藤堿呈濃度依賴性和電壓依賴性的抑制hERG通道的表達(dá),進(jìn)而導(dǎo)致心室復(fù)極時(shí)間延長(zhǎng)。

2.3三七總皂苷三七總皂苷是三七的主要活性成分。徐江等[7-8]研究證實(shí)不同濃度的三七總皂苷可明顯增大心肌細(xì)胞hERG電流，呈劑量時(shí)間依賴性。

2.4烏頭堿烏頭堿是在烏頭屬植物中提取的一種雙酯二萜類生物堿,對(duì)心臟和神經(jīng)有強(qiáng)烈的毒性作用,由于烏頭堿可穩(wěn)定地誘發(fā)大鼠、豚鼠心律失常且持續(xù)時(shí)間久，因此烏頭堿模型是常用的研究抗心律失常新藥的模型。李宜富等[8]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)烏頭堿能夠通過(guò)多種方式阻斷表達(dá)在非洲爪蟾卵母細(xì)胞上的hERG通道，烏頭堿阻斷hERG通道的效果較之選擇性hERG通道阻斷劑E-4031更為顯著。同時(shí)李宜富[9]發(fā)現(xiàn)。除了hERG通道，烏頭堿能夠影響非洲爪蟾卵母細(xì)胞上hKv1.5通道的活性，而V505、I508和V512可能是烏頭堿與hKv1.5通道結(jié)合的關(guān)鍵分子位點(diǎn)。此外，烏頭堿還能作用于鈉通道[10]。

2.58-羥基松脂醇苷8-羥基松脂醇苷是敗醬科纈草屬植物纈草抗心律失常的主要活性成分[11]。有研究顯示8-羥基松脂醇苷是通過(guò)抑制Kv1.5鉀通道電流而延長(zhǎng)心肌EPR，可以很好的對(duì)抗心律失常。并且，其一直電流的效果可恢復(fù)，以此說(shuō)明在一定的濃度范圍內(nèi)用藥安全性可以得到保障。

2.6大蒜素大蒜素是大蒜中的主要生物活性成分，在擴(kuò)張心血管的作用得到很多研究證實(shí)。張建成[12]在室溫下采用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)在電壓鉗形模式下記錄電流和門控動(dòng)力學(xué),觀察大蒜素對(duì)HERG電流的作用，發(fā)現(xiàn)大蒜素可以有效阻滯HERG電流，進(jìn)而影響IKr電流的效應(yīng)。因此大蒜素成為了抗心律失常的研究熱點(diǎn)。

3　對(duì)IKs有作用的中藥活性成分

3.1小檗胺(Berbamine)小檗胺是從小檗科植物中提取的一種雙芐基喹啉生物堿。許超千等[13]將苦參堿、小檗胺、胺碘酮和RP58866作對(duì)比研究，結(jié)果顯示四者對(duì)IKs均有抑制作用，但苦參堿和小檗胺的抗心律失常作用及對(duì)IKs的抑制作用均弱于胺碘酮、RP58866；與胺碘酮和RP58866相比，苦參堿、小檗胺對(duì)抗心律失常作用靶點(diǎn)IKs的抑制作用較弱。同時(shí)，Zhao 等[14]研究證實(shí),小檗胺可以限制心肌細(xì)胞外鈣的內(nèi)向流,但不影響心肌細(xì)胞內(nèi)鈣向外流,證實(shí)小檗胺可以阻斷受體依賴型鈣通道和電壓依賴性Ca2+。

3.2白藜蘆醇有研究表明白藜蘆醇發(fā)揮抗心律失常作用具有多條途徑,其中IKs、Ica-L是白藜蘆醇的重要靶點(diǎn)[15]。白藜蘆醇通過(guò)增強(qiáng)IKs,加快復(fù)極化,縮短動(dòng)作電位時(shí)程,減少有效不應(yīng)期；同時(shí)還能通過(guò)阻滯L-鈣通道,減少細(xì)胞外的鈣離子內(nèi)流,將有效不應(yīng)期延長(zhǎng)。王桂英等[16]研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可呈劑量依賴性減慢豚鼠、小鼠和家兔的心率,白藜蘆醇可減弱豚鼠心肌收縮力,其作用是與開(kāi)放ATP敏感性鉀通道有關(guān),而與電壓依賴性鉀通道、內(nèi)向整流鉀通道和乙酰膽堿調(diào)節(jié)鉀通道無(wú)關(guān)。同時(shí),鈣激活鉀通道也參與了白藜蘆醇對(duì)豚鼠和小鼠離體心房收縮力和/或心率的抑制作用。

3.3人參皂苷Rg3(G-Rg3)Lee等研究發(fā)現(xiàn)，20(S)-G-Rg3可以結(jié)合hKv1.4通道的四乙銨(TEA) 位點(diǎn)，并通過(guò) Lys531相互作用，減少K+離子的通過(guò)[17]；另外G-Rg3還可以調(diào)節(jié)IKs基于與KCNQ1亞基的K318和V319殘基相互作用[18]。

4　對(duì)IKur有作用的中藥活性成分

夾竹桃麻素(apocynin，APO)：是從夾竹桃科植物羅布麻(ApocynumvenetumL.)的根、加拿大麻(A.cannabinum L.)的根與莖等中提取的有效活性成分。劉巖等[19]研究發(fā)現(xiàn)APO可以減少氧化應(yīng)激反應(yīng)對(duì)心房肌細(xì)胞中IKur及Ito的影響。

5　對(duì)Ito有作用的中藥活性成分

5.1別隱品堿別隱品堿為罌粟科植物伏生紫堇的塊莖夏天無(wú)中提取的有效活性成分。研究表明別隱品堿可以抑制心室肌細(xì)胞瞬時(shí)外向鉀電流，并能顯著延長(zhǎng)APD90[20]。

5.2甘松揮發(fā)油李翔宇等[3]發(fā)現(xiàn)甘松揮發(fā)油呈濃度依賴性的抑制正常大鼠心室肌細(xì)胞膜的IK，使正IK激活曲線右移，失活曲線左移；并且同樣呈濃度依賴性的抑制肥厚大鼠心室肌細(xì)胞膜IK，使IK激活曲線右移，失活曲線左移。崔長(zhǎng)琮[21]報(bào)道，步長(zhǎng)穩(wěn)心顆粒其中的主要成分甘松可延長(zhǎng)心肌細(xì)胞膜動(dòng)作電位的時(shí)程，并能顯著縮短心室跨壁復(fù)極離散度，表明穩(wěn)心顆粒具有抗心律失常的作用。郭繼鴻等[22]研究證實(shí)穩(wěn)心顆粒可以增加患者的心率變異性，減慢心率，提高心肌細(xì)胞的興奮閾值以及室顫閾值，降低心肌梗死后惡性心律失常的發(fā)生率。

5.3燈盞花素?zé)舯K花素提取自菊科植物短葶飛蓬的干燥全草燈盞花,為燈盞乙素和少量燈盞甲素的混合物。鄧等[23]研究發(fā)現(xiàn)燈盞花素能夠抑制心肌細(xì)胞 Ito,呈濃度依賴性和電壓依賴性,對(duì)IK1無(wú)明顯影響。

5.4冬蟲夏草王赫等[24]應(yīng)用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)冬蟲夏草抗心律失常作用與機(jī)制鉀離子通道有關(guān)，其增加Ito、IK，同時(shí)抑制IK1,將會(huì)使動(dòng)作電位時(shí)程縮短而不至于發(fā)生早后除極和遲后除極。

5.5蝎毒蝎毒成分BMKTXK是一種新的長(zhǎng)鏈(含61個(gè)氨基酸殘基)鉀通道毒素樣肽,它可通過(guò)降低Ito 通道的失活電壓,濃度依賴性地抑制Ito,并使 Ito 的失活曲線明顯左移,且可減慢Ito從失活狀態(tài)的恢復(fù)過(guò)程[25]。

6　結(jié)　　語(yǔ)

綜上所述，鉀離子通道是干預(yù)心律失常的重要靶點(diǎn)。就中藥對(duì)鉀離子通道的作用而言，其治療心律失常已經(jīng)愈來(lái)愈顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。且大多數(shù)中藥活性成分可同時(shí)作用于多個(gè)通道，有些甚至具有雙向調(diào)節(jié)作用，其獨(dú)到之處不容忽視，故中醫(yī)藥在臨床上的運(yùn)用還有待推廣。但是目前研究也還存在一些問(wèn)題：一是對(duì)研究方法的判定尚缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、科學(xué)的統(tǒng)一規(guī)范。今后需要進(jìn)一步進(jìn)行理論創(chuàng)新，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)研究，制定統(tǒng)一的療效標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)大臨床觀察樣本,開(kāi)發(fā)有效藥物成分、成藥等，以便更好地發(fā)揮中醫(yī)藥治療心律失常的優(yōu)勢(shì)。二是研究多局限于單藥成分作用于某些通道，每個(gè)中藥具體成分發(fā)揮抑制或增強(qiáng)作用的具體位點(diǎn)和調(diào)節(jié)通路仍不夠深入、明確，還有待進(jìn)一步深入研究。另外對(duì)復(fù)方及中成藥研究甚少，復(fù)方及中成藥的成分復(fù)雜，其機(jī)制研究和療效評(píng)估仍是以后研究需要解決的難題。

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