心肌細(xì)胞電生理學(xué)中藥研究進(jìn)展

高　原，王幼平，宋　歌，李　彬，劉紅軍，朱明軍

心肌細(xì)胞電生理學(xué)中藥研究進(jìn)展

高原1，王幼平1，宋歌2，李彬1，劉紅軍1，朱明軍1

1．河南中醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院(鄭州 450000)；2．河南省中醫(yī)院

摘要：總結(jié)心肌細(xì)胞電生理學(xué)的研究進(jìn)展，包括研究方法、研究內(nèi)容及其研究意義。心肌細(xì)胞電生理技術(shù)在中藥研究方面的進(jìn)展，包括抗心律失常中藥研究的必然和必要，以及現(xiàn)狀和展望進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：心肌細(xì)胞電生理學(xué)；抗心律失常中藥；膜片鉗技術(shù)；離子通道；離子流

1心肌細(xì)胞電生理學(xué)的研究進(jìn)展

心肌細(xì)胞電生理學(xué)作為心臟電學(xué)的重要組成部分，它是研究心肌細(xì)胞在正常與異常情況下的興奮發(fā)生與傳播機(jī)制的一門基礎(chǔ)學(xué)科[1]。主要用于揭示心肌細(xì)胞本身的電生理過程和規(guī)律、細(xì)胞間信號的傳導(dǎo)及其影響因素等等。主要研究內(nèi)容是心肌細(xì)胞的離子通道、離子載體和離子流。

心肌細(xì)胞電生理學(xué)起始于1949年—1950年。1949年Ling發(fā)明了微電極細(xì)胞內(nèi)記錄技術(shù)； Hodgkin和Huxley創(chuàng)造的電壓鉗制技術(shù)問世，電生理研究從此深入到細(xì)胞水平。20世紀(jì)60年代到80年代，發(fā)明并闡明了心肌細(xì)胞各主要離子流(如INa，ISi，Ik1，Ik，ITo，ITi，INa-Ca，Ipump等)的基本特性；鈣離子的研究熱潮成為用心肌細(xì)胞電生理學(xué)研究心律失常發(fā)生機(jī)制的開端。

1976年，德國生理學(xué)家Neher和Sakmann建立膜片鉗技術(shù)[2]，這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細(xì)胞膜上單一的(或多個的)離子通道分子活動的技術(shù)。這一偉大成就獲得1991年度的諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎。20世紀(jì)80年代，單個細(xì)胞分離的成功，使人們不斷地發(fā)現(xiàn)了一些新的離子流和離子通道。目前在心肌細(xì)胞膜上已知的離子流及載體電流有以下幾種：INa，ICa，IK1，IK，ITo，IK(Ach)，IK(ATP)，IKP，IK(Na)，IK(Ca)，IF，ICl，INa-Ca，Ipump和IJ等。20世紀(jì)90年代是研究心肌電生理學(xué)鉀離子流的熱潮時期，這成為闡明某種心律失常發(fā)生的機(jī)制或?qū)ふ夷撤N抗心律失常藥的重要途徑。目前，膜片鉗技術(shù)已成為研究細(xì)胞膜離子通道和藥物作用機(jī)制必不可少的重要手段，它和分子生物學(xué)的結(jié)合應(yīng)用呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

2心肌細(xì)胞電生理技術(shù)在中藥研究方面的進(jìn)展

2．1抗心律失常中藥研究的必然和必要20世紀(jì)80年代末，著名的心臟心律失常抑制試驗(Cardiac Arrhythmia Suppression Test，CAST)的結(jié)果對抗心律失常西藥治療的安全性提出了質(zhì)疑和挑戰(zhàn)?？剐穆墒СＮ魉幎酁閱我煌ǖ雷钄鄤?，作用靶點(diǎn)單一，抗心律失常譜窄，故致心律失常作用大，而多離子通道阻滯劑具有更好的調(diào)控作用，可使失調(diào)的離子通道功能恢復(fù)平衡，致心律失常副作用較低[3]。現(xiàn)有的研究提示許多中藥包括單體、單味藥及中藥復(fù)方等均有多離子通道機(jī)制，中醫(yī)整體觀念指導(dǎo)下的中藥治療更具有理論上的超前性，在心律失常治療領(lǐng)域有廣闊前景。

2．2膜片鉗技術(shù)對抗心律失常中藥的研究現(xiàn)狀劉紅軍等[4-6]應(yīng)用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)發(fā)現(xiàn)環(huán)維黃楊星D(CVB-D)溶液低濃度組和高濃度組均能夠引起豚鼠和大鼠單個心室肌靜息電位(RP)減小、動作電位0相除極幅度(APA)下降、動作電位時程(APD)延長、動作電位3相復(fù)極速率(V3)減慢，對內(nèi)向整流鉀電流(IK1)具有抑制效應(yīng)，與Ⅲ類抗快速心律失常藥物存在類似藥理效應(yīng)，這可能是其在臨床上有抗心律失常作用的藥理機(jī)制之一。并在研究過程中意外發(fā)現(xiàn) 2例致室性心律失?，F(xiàn)象，這種現(xiàn)象值得關(guān)注，有待毒理實驗進(jìn)一步驗證。張玉瑤等[7-9]研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿可縮短豚鼠、家兔心室肌細(xì)胞APD，抑制快速延遲整流鉀電流(IKr)，在酸化的缺血微環(huán)境下，對心肌細(xì)胞IKr電流仍表現(xiàn)明顯的抑制作用，可用于缺血后心律失常的治療。與傳統(tǒng)的抗心律失常西藥相比[10]，苦參堿對IKr電流的抑制作用較奎尼丁和胺碘酮為弱，表明苦參堿致QT延長(long QT，LQT)和致心律失常作用低于胺碘酮，更具有安全性、有效性等特點(diǎn)。黃健等[11-13]研究表明，從中藥丹參中分離提取的單體成分丹參酮ⅡA、丹酚酸B和丹參素均能夠起到抑制L型鈣電流(ICa-L)的作用，不同的是丹參酮ⅡA還可抑制肥厚心肌細(xì)胞上增大的IKr、IKs及其尾電流，明顯縮短肥大心肌細(xì)胞APD的延長，從而降低心室復(fù)極離散度，防止折返的形成，發(fā)揮預(yù)防肥厚心肌心律失常的功效；丹酚酸B阻滯瞬時外向鉀電流(ITo)的同時不影響內(nèi)向整流鉀電流(IK1)，因此有效地保證了心肌細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，起到抗心律失常的療效[14]。此外丹酚酸B與延胡索乙素對L型鈣通道均有抑制作用，兩者之間能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，并且這兩種有效成分調(diào)控L型鈣通道的作用機(jī)制不同，為探討中藥復(fù)方中部分有效成分配伍使用的合理性提供了有力證據(jù)[15]。丹參素通過抑制ICa-L和激活A(yù)TP敏感性鉀電流[IK(ATP)]發(fā)揮著其對心肌缺血-再灌注的保護(hù)作用[16]。張銘慧等[17]在研究中發(fā)現(xiàn)薯蕷皂苷抑制INa，電流-電壓曲線明顯上移，具有減輕鈣超載，保護(hù)缺血再灌注損傷心肌的作用，劉靜等[18]報道稱薯蕷皂苷含藥血清能激活I(lǐng)Na，這種對鈉離子通道的促進(jìn)作用可能通過鈉-鈣交換體間接影響細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度，因此推測薯蕷皂苷可能具有正性肌力作用。石含秀等[19]應(yīng)用膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)觀察到細(xì)辛含藥血清對心肌細(xì)胞的鈉通道具有激活的功效，能夠降低心肌興奮的閾電位，增加鈉通道在相同電壓下的開放數(shù)量，細(xì)辛附子二者配伍后對心肌細(xì)胞鈉離子通道具有增強(qiáng)激活的功效，這可能是其配伍后治療緩慢型心律失常的電生理基礎(chǔ)[20]。李翔宇等[21-24]研究證實，甘松揮發(fā)油具有抑制IK、IK1、ITo、INa及ICa-L的作用，說明甘松揮發(fā)油是通過作用于不同的離子通道適當(dāng)延長大鼠心室肌細(xì)胞的APD及有效不應(yīng)期(ERP)，從而影響大鼠心室肌細(xì)胞的興奮性、不應(yīng)性及傳導(dǎo)性，繼而產(chǎn)生抗心律失常的作用。

除了單味、單體中藥研究外，復(fù)方制劑也被證實對心肌細(xì)胞具有多離子通道作用機(jī)制，成為其抗心律失常的電生理基礎(chǔ)。參松養(yǎng)心膠囊作為應(yīng)用中醫(yī)絡(luò)病理論指導(dǎo)組方的創(chuàng)新中成藥[25-26]，對ICa-L、INa、ITo、IKs和IK1多種心室肌離子通道均具有不同程度的阻滯作用，參松養(yǎng)心膠囊的室性心律失常效應(yīng)，與其改善心功能，縮短心室動作電位時程和有效不應(yīng)期，降低心房室間不同部位動作電位時程的離散，增加室顫閾值有關(guān)。穩(wěn)心顆粒是中國第一個調(diào)節(jié)多離子通道的抗心律失常專利中成藥，兼有Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ類抗心律失常藥物的作用，對多種離子通道有抑制作用，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，且安全性高[27]。炙甘草湯[28]、心悸寧膠囊[29]、交泰丸[30]等復(fù)方制劑也均已被膜片鉗技術(shù)證實其對心室肌細(xì)胞膜電位、各離子通道有不同程度的影響。復(fù)方研究盡管復(fù)雜，但意義重大。結(jié)合先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行多角度、多層次和多方面研究，可望使君臣佐使組方理念的中藥復(fù)方更具科學(xué)性和系統(tǒng)性，在抗心律失常領(lǐng)域有所建樹。

3心肌細(xì)胞電生理技術(shù)在中藥研究方面存在的問題

心肌細(xì)胞電生理學(xué)的發(fā)展為中藥研究開辟了新途徑，特別是細(xì)胞膜片鉗技術(shù)的應(yīng)用，使中藥藥理研究從器官水平深入到細(xì)胞和分子水平，但目前的研究中仍存在一些問題：中藥尤其是復(fù)方制劑成分復(fù)雜，體外實驗結(jié)果需要分析的影響因素眾多，缺乏嚴(yán)格對照，其結(jié)論一直很難得到全世界范圍的關(guān)注和認(rèn)可，近年發(fā)展起來的中藥血清藥理學(xué)，即通過研究給藥動物血清的生物學(xué)活性來揭示藥物作用機(jī)制的方法與膜片鉗技術(shù)的結(jié)合[31]，有望解決這一難題；在中藥的抗心律失常作用及機(jī)制的研究中，還未從心肌細(xì)胞水平將中醫(yī)心悸的病癥病機(jī)和心律失常的發(fā)病機(jī)制聯(lián)系起來，而這方面的研究是有針對地進(jìn)行藥理研究的前提條件；實驗動物離體單個心肌細(xì)胞在生理狀態(tài)和病理狀態(tài)的藥理研究與人體整體心臟心律失常之間的相關(guān)性也有許多問題有待探討，這方面的問題決定了實驗藥物是否真正具有臨床實用意義。采用心肌細(xì)胞電生理技術(shù)進(jìn)行中藥研究是中醫(yī)走向現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，這對傳統(tǒng)中藥的篩選和新藥的開發(fā)具有前瞻性意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉泰摓．心肌細(xì)胞電生理學(xué)[M]．北京：人民衛(wèi)生出版社，2005：2-48．

[2]Neher E，Sakanma B．Single channel currents recorded from membrane of denervate frog muscle fabers[J]．Nature，1976：260：799-802．

[3]Johnson DM，de Jong MM ，Crijns HJ，et al．Reduced ventricular proarrhythmic potential of the novel combined ion-channel blocker AZD1305 versus dofetilide in dogs with remodeled hearts [J]．Circ Arrhythm Electrophysiol，2012，5(1)：201-209．

[4]劉紅軍，余海濱，高原，等．環(huán)維黃楊星D返針晶結(jié)晶體對豚鼠心室肌細(xì)胞動作電位的影響[J]．實驗方劑學(xué)雜志，2010，16(2)：96-99．

[5]劉紅軍，余海濱，朱明軍，等．環(huán)維黃楊星D對豚鼠心室肌細(xì)胞膜電位的影響[J]．中藥藥理與臨床，2009，25(6)：39-42．

[6]余海濱，劉紅軍，沈俊嶺，等．環(huán)維黃楊星D-甲醇結(jié)晶體對大鼠心室肌細(xì)胞內(nèi)向整流鉀電流的影響[J]．中藥藥理與臨床，2013，29(3)：32-35．

[7]張玉瑤，王吉錫，劉洋，等．氧化苦參堿對豚鼠心室肌細(xì)胞動作電位的影響[J]．黑龍江醫(yī)學(xué)，2014，38(6)：620-621．

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

[9]牛淑冬，趙堃，肖宇，等．苦參堿對心室肌細(xì)胞快速延遲整流鉀電流的影響及致長QT綜合征危險性探討[J]．齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2010，31(10)：1513-1515．

[10]牛淑冬，黃澤林，張英慧，等．傳統(tǒng)抗心律失常藥物及苦參堿對家兔心室肌細(xì)胞快速延遲整流鉀電流作用的比較[J]．中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2010，20(11)：1609-1613．

[11]黃健，裴娟慧，滕思勇，等．丹參酮Ⅱ-A 對大鼠心肌細(xì)胞 L-型鈣通道的影響[J]．中國分子心臟病學(xué)雜志，2012，12(2)：106-109．

[12]唐昱，葛郁芝，盛國太，等．丹參酮ⅡA對腹主動脈縮窄高血壓豚鼠電生理異常的干預(yù)研究[J]．中華高血壓雜志，2012，20(4)：378-382．

[13]唐昱，盛國太，葛郁芝，等．丹參酮ⅡA對豚鼠肥厚心肌延遲整流鉀通道的影響[J]．中國病理生理雜志，2012，28(2)：234-238．

[14]冉玉琴，李寧，王蓉蓉，等．丹酚酸B對大鼠心室肌細(xì)胞瞬時外向鉀電流和L型鈣電流的阻滯作用[J]．中國心臟起搏與心電生理雜志，2010，24(4)：344-348．

[15]孟紅旭，王寶，劉建勛，等．丹酚酸B和延胡索乙素對大鼠心室肌細(xì)胞L-型鈣通道的影響[J]．中國中西醫(yī)結(jié)合雜志，2011，31(11)：1514-1517．

[16]顧明，吳興文，李芳萍，等．丹參素對大鼠心室肌動作電位、L-型鈣電流和ATP敏感性鉀電流的作用[J]．中國臨床藥學(xué)雜志，2010，19(1)：1-5．

[17]張銘慧，尹永強(qiáng)，何海燕，等．薯蕷皂苷對大鼠心室肌細(xì)胞鈣離子通道的影響[J]．中藥藥理與臨床，2011，27(1)：23-26．

[18]劉靜，吳紅，叢恬駪，等．薯蕷皂苷含藥血清對大鼠心室肌細(xì)胞鈉離子通道的影響[J]．中草藥，2014，45(16)：2370-2374．

[19]石含秀，賈波，韓林，等．細(xì)辛含藥血清對大鼠心肌細(xì)胞鈉通道的影響[J]．福建中醫(yī)藥，2009，40(4)：42-45．

[20]賈波，石含秀，韓林，等．細(xì)辛配伍附子含藥血清對大鼠心肌細(xì)胞鈉通道的影響[J]．中國現(xiàn)代中藥，2009，11(10)：30-33．

[21]李翔宇，羅駿，葛郁芝，等．甘松揮發(fā)油對大鼠心室肌細(xì)胞Ik和Ik1的影響[J]．時珍國醫(yī)國藥，2013，24(8)：1814-1817．

[22]胡朗吉，葛郁芝，羅駿，等．甘松揮發(fā)油對大鼠心室肌細(xì)胞瞬時外向鉀電流的影響[J]．時珍國醫(yī)國藥，2009，20(8)：1843-1845．

[23]楊濤，葛郁芝，羅駿，等．甘松揮發(fā)油對大鼠心室肌細(xì)胞膜鈉通道的影響[J]．時珍國醫(yī)國藥，2010，21(2)：284-286．

[24]曹明，葛郁芝，羅駿，等．中藥甘松揮發(fā)油對大鼠心室肌細(xì)胞膜L型鈣通道的影響[J]．時珍國醫(yī)國藥，2010，21(9)：2264-2266．

[25]王晞，段慧楠，胡娟，等．參松養(yǎng)心膠囊對心功能及心臟電生理影響的實驗研究[J]．中華心律失常學(xué)雜志，2012，6(6)：417．

[26]高慧燕，李學(xué)文．參松養(yǎng)心膠囊對大鼠心室肌細(xì)胞L型鈣電流和瞬時外向鉀電流的抑制作用[J]．中國藥房，2014，25(23)：2128-2130．

[27]孫小霞，周筠，蘭燕平，等．穩(wěn)心顆粒對家兔3層心室肌細(xì)胞瞬時外向鉀電流的影響[J]．西安交通大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版)，2011，32(5)：561-564．

[28]高原，朱明軍，朱初麟，等．炙甘草湯浸膏粉溶液對豚鼠心室肌細(xì)胞動作電位的影響[J]．中華中醫(yī)藥雜志，2014，29(4)：1248-1250．

[29]Zhu Mingjun，Wang Guojuan，Wang Yongxia，et al．Effects of Xinjining extract on inward rectifier potassium current in ventricular myocytes of guinea pig[J]．Chin J Integr Med，2010，16(1)：61-65．

[30]王永霞，鄒志暖，劉紅軍，等．交泰丸浸膏粉溶液對豚鼠心室肌細(xì)胞膜電位的影響[J]．中國實驗方劑學(xué)雜志，2010，16(8)：157-160．

[31]王永霞，鄒志暖，朱初麟，等．膜片鉗技術(shù)結(jié)合血清藥理學(xué)方法揭示中藥作用機(jī)理[J]．中醫(yī)學(xué)報，2010，25(149)：691-694．

(本文編輯王雅潔)

通訊作者：朱明軍，E-mail： zhumingjun317 @163．com

中圖分類號：R318R256

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10．3969/j．issn．1672-1349．2016．01．010

文章編號：1672-1349(2016)01-0035-04

(收稿日期：2015-01-28)