環(huán)丙沙星和左氧氟沙星對(duì)豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位的影響*

劉 芳，喬 蕾，陳文超，孔春艷

河南醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)部生理學(xué)教研室 鄭州 451191

環(huán)丙沙星和左氧氟沙星對(duì)豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位的影響*

劉 芳△，喬 蕾，陳文超，孔春艷

河南醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部生理學(xué)教研室 鄭州 451191

△女，1976年6月生，碩士，副教授，研究方向：心臟電生理，E-mail：sincerelf@163.com

環(huán)丙沙星；左氧氟沙星；右心室乳頭??；動(dòng)作電位；豚鼠

目的：觀察環(huán)丙沙星(CIP)和左氧氟沙星(LVFX)對(duì)豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位的影響。方法：取豚鼠右心室乳頭肌，用氧飽和的臺(tái)式液持續(xù)表面灌流。采用累積濃度給藥法于灌流液中加入CIP或LVFX，使藥物終濃度依次達(dá)到0、1、10和100 μmol/L。用標(biāo)準(zhǔn)微電極技術(shù)記錄乳頭肌加藥前后靜息電位(RP)、動(dòng)作電位幅值(APA)、動(dòng)作電位復(fù)極至50%的時(shí)程(APD50)及APD90。以司帕沙星(SPX)為陽性對(duì)照藥。每組6個(gè)樣本。結(jié)果：3個(gè)藥物對(duì)RP、APA均沒有影響(P>0.05)。SPX可延長APD50和APD90，并且作用隨濃度增加而增強(qiáng)(P<0.001)。LVFX不延長APD50(P=0.110)，可延長APD90，并且該作用隨濃度增加而增強(qiáng)(P<0.001)。CIP 對(duì)APD50無影響，僅在100 μmol/L時(shí)表現(xiàn)出延長APD90的作用(P=0.002)。結(jié)論：大劑量CIP和LVFX可引起豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位時(shí)程延長，具有潛在的心臟毒性。

氟喹諾酮類藥物由于抗菌譜比較廣且毒副作用小，臨床上廣泛用于治療由細(xì)菌感染引起的各系統(tǒng)疾病，是目前僅次于頭孢菌素類的第二大抗感染藥物[1]。但隨著臨床應(yīng)用量的增加，氟喹諾酮類藥物的不良反應(yīng)發(fā)生率也明顯增加[2-4]。雖然其心臟毒性的發(fā)生率較低，但由于發(fā)病突然、猝死率高，日益引起人們的重視[5-6]。 目前國內(nèi)學(xué)者對(duì)其心臟毒性機(jī)制的研究報(bào)道較少。該研究選用目前臨床處方量最大的兩個(gè)氟喹諾酮類藥物環(huán)丙沙星(ciprofloxacin，CIP)和左氧氟沙星(levofloxacin，LVFX)[1]，以司帕沙星(sparfloxacin，SPX)作為陽性對(duì)照，用微電極記錄豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位，觀察藥物對(duì)動(dòng)作電位的影響，用以評(píng)估CIP、LVFX的心臟毒性，為臨床用藥的安全性提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、試劑與儀器 健康成年豚鼠(河南康達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司)，雌雄不拘，體重300～400 g，用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)用豚鼠類飼料喂養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)動(dòng)物處置符合動(dòng)物倫理學(xué)要求。CIP、LVFX和SPX購自大連美侖生物技術(shù)有限公司，用1 mol/L的NaOH溶液配成10 mmol/L的母液。臺(tái)氏液：NaCl 140 mmol/L，KCl 5.4 mmol/L，CaCl22 mmol/L，MgCl21 mmol/L，HEPES 10 mmol/L，葡萄糖10 mmol/L；使用前用1 mol/L的NaOH調(diào)pH至7.4。HSS-1型數(shù)字式超級(jí)恒溫浴槽、SWF-2型微電極放大器、WD-1型微電極拉制儀、RM-6240軟件記錄實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)均購自成都儀器廠，DDB-300型電子蠕動(dòng)泵購自寧波石浦海天電子儀器廠，CZ-6型微推進(jìn)器購自上海儀表機(jī)械制造廠，SPM-10A型酸度計(jì)購自梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2 右心室乳頭肌動(dòng)作電位的測定 棒擊豚鼠致昏后，開胸取出心臟，剪下右心室乳頭肌，置于肌槽底部，以不銹鋼針固定，用pH為(7.38±0.03)的臺(tái)氏液恒溫(35.5 ℃±0.5 ℃)恒速(4 mL/min)灌流。由刺激器提供刺激頻率為2 Hz、波寬為1 ms、強(qiáng)度為1.5倍閾刺激的方波信號(hào)，用雙極起搏電極以場刺激驅(qū)動(dòng)標(biāo)本，產(chǎn)生動(dòng)作電位。灌流臺(tái)式液中分別加入CIP、LVFX或SPX，采用累積濃度給藥法使藥物終濃度依次為0(對(duì)照)、1、10和100 μmol/L。記錄加藥前后靜息電位(resting potential，RP)、動(dòng)作電位幅值(amplitude of action potential，APA)、動(dòng)作電位復(fù)極至50%的時(shí)程(action potential duration of 50% repolarization，APD50)及動(dòng)作電位復(fù)極至90%的時(shí)程(APD90)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 19.0處理數(shù)據(jù)，同一藥物不同濃度作用下豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位的比較采用重復(fù)測量數(shù)據(jù)的方差分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 SPX對(duì)豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位的影響 結(jié)果見圖1、表1。表1顯示，SPX對(duì)RP、APA沒有影響；可延長APD50和APD90，并且作用隨濃度的增加而增強(qiáng)。

a、b和c：分別為0、10和 100 μmol/L SPX。圖1 SPX作用前后豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位時(shí)程(BCL=1 000 ms)

c(SPX)/(μmol·L-1)nRP/mVAPA/mVAPD50/msAPD90/ms0686．50±4．76123．17±5．85116．00±4．00145．17±4．261689．17±5．60126．33±5．35132．67±4．97175．83±2．7910690．83±6．49127．33±7．89135．50±4．60188．33±4．32100690．50±4．23126．67±5．57137．50±5．89198．33±6．28F0．8160．52823．960152．094P0．5000．668<0．001<0．001

2.2 LVFX對(duì)豚鼠乳頭肌動(dòng)作電位的影響 結(jié)果見圖2、表2。表2顯示，LVFX對(duì)RP、APA沒有影響，雖有延長APD50的趨勢，但并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；其對(duì)APD90的延長作用有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并且隨濃度增加而作用增強(qiáng)。

a、b和c：分別為0、10和 100 μmol/L LVFX。圖2 LVFX作用前后豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位時(shí)程(BCL=1 000 ms)

c(LVFX)/(μmol·L-1)nRP/mVAPA/mVAPD50/msAPD90/ms0686．33±4．55123．17±6．37111．50±8．46137．33±5．611688．83±5．85126．67±5．28115．67±9．31143．67±4．3210690．83±6．77127．17±5．00120．83±6．91150．50±5．24100690．67±6．74126．83±5．04121．67±5．61158．00±4．60F0．7210．7092．28519．203P0．5510．5580．110<0．001

2.3 CIP對(duì)豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位的影響 結(jié)果見圖3、表3。CIP對(duì)RP、APA、APD50均無影響，僅在100 μmol/時(shí)表現(xiàn)出延長APD90的作用。

a、b和c：分別為0、10和 100 μmol/L CIP。圖3 CIP作用前后豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位時(shí)程(BCL=1 000 ms)

c(CIP)/(μmol·L-1)nRP/mVAPA/mVAPD50/msAPD90/ms0686．50±4．42123．33±5．32116．50±9．57143．83±4．401689．17±5．12125．83±4．22117．33±8．90144．00±5．3010690．67±4．63127．33±3．93118．17±9．30146．17±6．49100690．33±4．41127．00±4．05119．00±8．90156．17±5．19F0．9911．0120．0837．044P0．4170．4080．9690．002

3 討論

動(dòng)作電位是細(xì)胞膜上多種離子流活動(dòng)的綜合變化過程。Patmore等[7]曾觀察到，用1 Hz的頻率刺激，(4.2±0.7) g/L SPX、(72.8±26.4) g/L CIP可延長犬浦肯野纖維動(dòng)作電位的APD90，且SPX的作用大于CIP。該研究以SPX為陽性對(duì)照，觀察了CIP和LVFX對(duì)豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位的影響。喹諾酮類藥物臨床使用劑量為每人200～400 mg/d，實(shí)際使用時(shí)不同劑量下血藥濃度有所差異。該實(shí)驗(yàn)中CIP和LVFX的濃度分別設(shè)定為1、10和100 μmol/L。雖然實(shí)際應(yīng)用中很難達(dá)到100 μmol/L如此高的濃度，但預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)1和10 μmol/L的CIP并沒有表現(xiàn)出延長APD的作用，為了觀察更高濃度CIP對(duì)APD的影響，最終設(shè)置了100 μmol/L濃度組。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，3種藥物對(duì)豚鼠右心室乳頭肌動(dòng)作電位的RP和APA均無影響，與Bischoff等[8]的報(bào)道一致，可能這3種藥物對(duì)心室肌細(xì)胞的Na+通道無明顯作用。心肌細(xì)胞動(dòng)作電位復(fù)極2期離子流為L型鈣電流(ICa-L)和延遲整流鉀電流(IK)，復(fù)極3期的離子流主要為IK。任何原因引起的ICa-L增強(qiáng)或IK減弱均可使APD50延長，IK減弱可使APD90延長。該研究結(jié)果顯示，SPX可延長APD50和APD90，并且隨濃度增加作用增強(qiáng)；CIP對(duì)APD50沒有影響，僅在100 μmol/L時(shí)延長APD90；LVFX雖有延長APD50的趨勢，但并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其延長APD90的作用隨濃度增加而增強(qiáng)。研究結(jié)果提示這3種藥物可以影響復(fù)極化2期和3期的離子流，但目前尚未有氟喹諾酮類抗菌藥影響ICa的報(bào)道，推測它們可能是通過抑制IK而延長動(dòng)作電位時(shí)程，但其離子流機(jī)制還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

有研究者[9-10]曾報(bào)道CIP的心臟不良反應(yīng)發(fā)生率非常低。雖然該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是離體豚鼠右心室乳頭肌，實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不能完全說明這3種藥物對(duì)人體心肌細(xì)胞的影響，但作者認(rèn)為該研究對(duì)臨床仍有一定的提示意義。臨床醫(yī)師使用喹諾酮類藥物時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮CIP，慎用SPX，并在應(yīng)用過程中注意用藥劑量；有心律失常病史、患嚴(yán)重心血管疾病、老年患者或電解質(zhì)紊亂的患者應(yīng)慎用喹諾酮類藥物[11-12]。

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(2016-05-06收稿 責(zé)任編輯王 曼)

Effects of ciprofloxacin and levofloxacin on cardiac action potential in right ventricle papillary muscles of guinea pigs

LIUFang,QIAOLei,CHENWenchao,KONGChunyan

DepartmentofPhysiology,BasicMedicineFaculty,HenanMedicalCollege,Zhengzhou451191

ciprofloxacin;levofloxacin;right ventricle papillary muscle;action potential;guinea pig

Aim: To examine the effects of ciprofloxacin(CIP) and levofloxacin(LVFX) on cardiac action potentials in right ventricle papillary muscles of guinea pigs.Methods: The right ventricle papillary muscles of guinea pigs were treated with oxygen-saturated Tyrode continuous perfusion. Cumulative concentration dosing method was used to join CIP or LVFX in perfusion and the drug concentration in turn reached to 0,1,10 and 100 μmol/L. The time of resting potential(RP)，amplitude of action potential(APA)，action potential duration of 50% repolarization(APD50) and APD90were recorded by conventional microelectrode techniques. Sparfloxacin(SPX) was the positive control, and 6 pigs in each group. Results: The three drugs had no effect on RP or APA(P>0.05). SPX could prolong APD50and APD90, and the effects enhanced with the concentration increasing(P<0.001). LVFX could not prolong APD50(P=0.110), but could prolong APD90, and this effect enhanced with the increase of the concentration(P<0.001). CIP had no effect on APD50,and could extend APD90only at dose of 100 μmol/L(P=0.002). Conclusion: CIP and LVFX at large dose could prolong the action potential duration of right ventricle papillary muscles of guinea pigs, and have potential cardiac toxicity.

10.13705/j.issn.1671-6825.2017.01.005

*河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃項(xiàng)目 142300410469;河南省高等學(xué)校青年骨干教師資助計(jì)劃項(xiàng)目 2014GGJS-199

R331.3