急性心肌缺血大鼠左心室流出道自發(fā)性慢反應(yīng)電位去極離子流變化分析

王曉玲，孫亦兵，焦 宏，李志軍，孫 琳

（1.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院，河北 張家口 075000；2.河北北方學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，河北 張家口 75000）

急性心肌缺血是臨床上的常見病之一，可發(fā)生各種心律失常，特別是惡性心律失常。心肌缺血引起心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)、代謝和離子通道的異質(zhì)性變化，從而引起心肌電生理異質(zhì)性改變，是發(fā)生惡性心律失常的基礎(chǔ)。心室流出道做為心臟的一個(gè)特殊部位，對其生理特性的研究日益受到研究者的重視。我們前期的研究曾研究發(fā)現(xiàn)左心室流出道自律性電活動與心律失常關(guān)系密切［1］。為此，我們對急性心肌缺血大鼠左室流出道的自發(fā)性慢反應(yīng)電位變化進(jìn)行分析，以期為大鼠急性心肌缺血過程中心電活動的研究提供資料。

1 材料和方法

1.1 動物分組

健康雄性10～12周齡SD大鼠36只，體質(zhì)量250～280g，由中國科學(xué)院動物研究所維通利華實(shí)驗(yàn)動物中心提供。

1.2 動物模型制作

腹腔麻醉，氣管插管連接動物呼吸機(jī)，連接心電圖機(jī)記錄心電圖變化。第2～3肋間打開胸腔，暴露心臟，用穿有5-0縫合線的3／8彎針鉤繞并結(jié)扎左冠狀動脈前降支，以心電圖I、II、avL導(dǎo)聯(lián)ST段抬高0.2mV和前壁青紫作為手術(shù)成功標(biāo)志。將大鼠擊腦致昏后迅速開胸取出心臟，置于O2飽和的Locke液中，標(biāo)本制備參見文獻(xiàn)［2］，制好的標(biāo)本用不銹鋼針固定于灌流槽內(nèi)的硅橡膠上，用改良的Locke液以10mL·min－1進(jìn)行恒速灌流，溫度維持在 （35±1）℃，灌流液中充以純O2，pH 7.4，標(biāo)本在灌流液中穩(wěn)定30min后開始實(shí)驗(yàn)。

1.3 電位引導(dǎo)

玻璃微電極直流電阻10～20MΩ，如能直接記錄到自發(fā)電位，則不再進(jìn)行刺激，若記錄不到，則將刺激電極置于標(biāo)本遠(yuǎn)離瓣膜一端的心肌組織上，給予波寬2ms、1Hz、二倍于閾強(qiáng)度的方波刺激，刺激時(shí)間由數(shù)秒至數(shù)分鐘不等，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(shí)驗(yàn)。動作電位經(jīng)DWF-3型微電極放大器放大后，一路輸入SBR-1型示波器進(jìn)行觀察，一路輸入監(jiān)聽器監(jiān)聽，另一路經(jīng)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入微機(jī)，自動顯示電信號，并分析動作電位的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)。

1.4 觀測指標(biāo)

最大舒張電位 （maximal diastolic potential，MDP）、動作電位幅值 （amplitude of action potential，APA）、0相最大除極速度 （maximal rate of depolarization，Vmax）、4相自動除極速度 （velocity of diastolic depolarization of phase 4，VDD）、復(fù)極至50%和90%時(shí)間 （duration of 50%and 90%repolarization，APD50and APD90）和自發(fā)放電頻率 （rate of pacemaker firing，RPF）。對實(shí)驗(yàn)組和對照組大鼠左室流出道分別待自發(fā)節(jié)律穩(wěn)定10min后開始采集慢反應(yīng)電位。

1.5 實(shí)驗(yàn)過程和分組

待自發(fā)節(jié)律穩(wěn)定10min后開始采集一組正常的慢反應(yīng)動作電位作對照，然后改用其它灌流液灌流，記錄每次灌流后的動作電位變化。實(shí)驗(yàn)分為：1.2mmol·L－1河豚毒 （tetrodotoxin，TTX）組 （n＝6）、1.0μmol·L－1維拉帕米 （verapamil，VER）組 （n＝8）、2mmol·L－14-氨基吡啶 （4-aminopyridine，4-AP）組 （n＝8）、1.5mmol·L－1的CsCl組 （n＝8）。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié) 果

2.1 TTX對急性心肌缺血大鼠左室流出道慢電位的影響

用1.2mmol·L－1TTX灌流1min時(shí)，APA、Vmax開始降低，6min時(shí)由灌流前（58.9±5.1）mv·s－1、（8.3±0.7）mv·s－1分別降低為 （52.6±8.7）mv·s－1、 （6.7±1.1）mv·s－1，與灌流前相比明顯減?。≒＜0.05）；VDD和RPF明顯減慢 （P＜0.05），沖洗15min后，恢復(fù)到對照水平 （表1）。

表1 TTX對急性心肌缺血大鼠左室流出道組織自發(fā)慢反應(yīng)電位的影響 （±s）

表1 TTX對急性心肌缺血大鼠左室流出道組織自發(fā)慢反應(yīng)電位的影響 （±s）

注：與對照組相比＊P＜0.05

分組 MDP（mv）APA（mv）Vmax（mv·s－1）VDD（mv·s－1）APD50（ms）APD90（ms）RPF（bmp）對照組 －55.6±1.3 58.9±5.1 8.3±0.7 26.7±3.2 85.9±5.8 128.2±9.6 84.2±9.2河豚毒（6min） －53.9±1.1 52.6±8.7＊ 6.7±1.1＊ 19.4±2.8＊ 85.1±4.9 125.2±8.7 72.2±8.6＊沖洗（15min） －52.9±0.9 57.3±6.2 8.8±0.5 24.9±2.4 81.5±6.1 122.9±5.4 84.9±6.6

2.2 VER對對急性心肌缺血大鼠左室流出道慢反應(yīng)電活動的影響

用1.0μmol·L－1VER灌流后1min，VDD和RPF開始下降，當(dāng)灌流6min時(shí)，MDP、APA、Vmax由灌流前 （－55.6±1.3）mv、 （58.9±5.1）mv和 （8.3±0.7）mv·s－1減小為 （－43.9±2.1）mv、（28.8±6.2）mv和 （6.9±1.4）mv·s－1，而 APD90與灌流前相比明顯延長 （P＜0.01）；VDD和RPF也由 （26.7±3.2）mv·s－1、（84.2±9.2）bmp減小為 （16.4±3.8）mv·s－1、 （65.2±7.6）bmp，與灌流前相比明顯降低 （P＜0.01）。沖洗15min后，基本恢復(fù)到對照水平 （表2）。

表2 VER對急性心肌缺血大鼠左室流出道組織自發(fā)慢反應(yīng)電位的影響 （±s）

表2 VER對急性心肌缺血大鼠左室流出道組織自發(fā)慢反應(yīng)電位的影響 （±s）

注：與對照組相比＊P＜0.05；＊＊P＜0.01

分組 MDP（mv）APA（mv）Vmax（mv·s－1）VDD（mv·s－1）APD50（ms）APD90（ms）RPF（bmp）對照組 －55.6±1.3 58.9±5.1 8.3±0.7 26.7±3.2 85.9±5.8 128.2±9.6 84.2±9.2維拉帕米（6min） －43.9±2.1＊ 28.8±6.2＊ 6.9±1.4＊ 16.4±3.8＊＊ 87.3±6.4 133.2±9.9＊＊ 65.2±7.6＊＊沖洗 （15min） －54.8±1.2 55.3±6.8 8.1±0.7 25.9±3.5 83.5±5.4 125.7±6.8 81.9±6.5

2.3 4-AP對急性心肌缺血大鼠左室流出道慢反應(yīng)電活動的影響

用2mmol·L－14-AP灌流6min時(shí)，MDP、APA、Vmax與灌流前相比明顯減小 （P＜0.01）；而VDD明顯減慢 （P＜0.05），APD50和APD90與灌流前相比顯著延長 （P＜0.01）；沖洗15min后，恢復(fù)到對照水平 （表3）。

表3 4-AP對急性心肌缺血大鼠左室流出道組織自發(fā)慢反應(yīng)電位的影響 （±s）

表3 4-AP對急性心肌缺血大鼠左室流出道組織自發(fā)慢反應(yīng)電位的影響 （±s）

注：與對照組相比＊P＜0.05；＊＊P＜0.01

分組 MDP（mv）APA（mv）Vmax（mv·s－1）VDD（mv·s－1）APD50（ms）APD90（ms）RPF（bmp）8 128.2± 9.6 84.2±9.2 4-氨基吡啶（6min）－33.7±2.9＊＊ 49.7±5.5＊ 6.1±1.0＊ 38.4±4.9＊ 110.3±8.4＊＊ 143.2±11.9＊＊105.2±9.6＊沖洗 （15min） －53.7±2.2 58.2±6.1 8.17±0.6 27.7±2.9 86.5±4對照組 －55.6±1.3 58.9±5.1 8.3±0.7 26.7±3.2 85.9±5..5 124.7± 7.8 85.9±5.5

2.4 CsCl對對急性心肌缺血大鼠左室流出道慢反應(yīng)電活動的影響

用1.5mmol·L－1CsCl灌流6min時(shí)，VDD和RPF由 （26.7±3.2）mv·s－1、（84.2±9.2）bmp降為 （14.4±4.7）mv·s－1、 （70.2±4.6）bmp，與灌流前相比明顯減慢 （P＜0.01），其余指標(biāo)無明顯改變；沖洗15min后，恢復(fù)到對照水平 （表4）。

表4 CsCl對急性心肌缺血大鼠左室流出道組織自發(fā)慢反應(yīng)電位的影響 （±s）

表4 CsCl對急性心肌缺血大鼠左室流出道組織自發(fā)慢反應(yīng)電位的影響 （±s）

注：與對照組相比＊＊P＜0.01

分組 MDP（mv）APA（mv）Vmax（mv·s－1）VDD（mv·s－1）APD50（ms）APD90（ms）RPF（bmp）對照組 －55.6±1.3 58.9±5.1 8.3±0.7 26.7±3.2 85.9±5.8 128.2± 9.6 84.2±9.2氯化銫（6min） －53.7±3.1 59.7±4.7 8.1±1.2 14.4±4.7＊＊ 84.3±8.4 127.2±10.7 70.2±4.6＊＊沖洗 （15min） －54.7±2.3 57.2±6.4 8.2±0.9 25.7±2.8 85.3±5.5 126.3± 8.8 84.9±7.5

3 討 論

臨床上已越來越多地了解到心室流出道的功能和意義，它已經(jīng)不是簡單的血液輸出徑路。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)一些特發(fā)性的心動過速、早搏、室顫等心律失常是由于右心室流出道形態(tài)異常和功能障礙所致［2］。張曉云等［1］對家兔左心室流出道電生理特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)左心室流出道自律性電活動與臨床上起源于心室流出道的心律失常有關(guān)。

我們對急性心肌缺血大鼠左心室流出道自發(fā)性慢電位去離子流進(jìn)行了初步分析，結(jié)果顯示，應(yīng)用1.2mmol·L－1TTX和1.0μmol·L－1VER灌流離體心臟后，6min時(shí)左室流出道的APA、Vmax、VDD和RPF與對照組相比明顯減慢 （P＜0.05或P＜0.01），提示左室流出道心肌細(xì)胞慢反應(yīng)動作電位在0相和4相除極過程中有Ca2＋和Na＋內(nèi)流存在，同時(shí)Ca2＋流和Na＋流是4相自動除極的主要離子流。然而其中APA和Vmax的減小程度在用VER灌流比應(yīng)用河豚毒灌注明顯，Ca2＋內(nèi)流為0相的主要去極離子流。

4期自動去極化的凈內(nèi)向電流的構(gòu)成主要有時(shí)間依賴性的Ik和進(jìn)行性增強(qiáng)的內(nèi)向離子流If（主要是鈉流）等構(gòu)成［3］。其中時(shí)間依賴性的IK通道逐漸失活，造成K＋外向電流進(jìn)行性減弱，其效果相當(dāng)于內(nèi)向電流的逐漸增加。應(yīng)用鉀離子通道阻斷劑4-AP灌流離體心臟后，VDD加快和RPF時(shí)程延長。說明K＋外流的衰減也構(gòu)成了4期的自動去極化離子流。我們應(yīng)用CsCl灌流6min時(shí)，VDD和RPF明顯減慢，說明對于進(jìn)行性增強(qiáng)的內(nèi)向離子流If，參與4相起搏電流。

在應(yīng)用上述4種阻斷劑后，急性心肌缺血大鼠左室流出道心肌細(xì)胞動作電位的復(fù)極時(shí)程 （APD）均延長，這與我們前期對大鼠高血壓左室流出道和豚鼠主動脈前庭自發(fā)性慢反應(yīng)電位去極離子流的研究結(jié)果一致［4－5］，這可能與心肌細(xì)胞對Ca＋通道調(diào)節(jié)或?qū)＋通透性的改變有關(guān)。

綜上所述，急性心肌缺血大鼠左心室流出道自發(fā)慢電位的0相去極離子流除Ca2＋內(nèi)流外，還有少量Na＋內(nèi)流，4相去極離子流中，Ca2＋、Na＋內(nèi)流和Ik衰減為主要去極離子流，If電流僅起部分作用，當(dāng)心肌急性缺血時(shí)，上述離子流在某些因素的影響下，極易發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致心律失常。

［1］張曉云，趙蘭平，馬建偉，等.家兔左心室流出道電生理特性的研究［J］.中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2008，18（3）：286-289.

［2］Sato Y，Kato K，Hashimoto M，et al.Localized right ventricular structrural abnormalities in patients with idiopathic ventricular fibrillation：magnetic resonance imaging study［J］.Heart Vessels，1996，11（3）：100-103.

［3］陳彥靜，李建東.生理學(xué)［M］.第2版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2007：75.

［4］邱麗穎，陳彥靜，葛賦貴，等.豚鼠主動脈前庭自發(fā)性慢反應(yīng)電位去極離子流的初步分析［J］.生理學(xué)報(bào)，2000，52（4）：308-312.

［5］焦宏，馬建偉，呂莉，等.自發(fā)性高血壓大鼠左心室流出道自發(fā)慢反應(yīng)電位去極離子流初步分析［J］.高血壓雜志，2005，13（9）：568-572.