牛磺酸鎂抗豚鼠離體心臟2型短QT綜合征作用的研究

孫 凱，李 燕，安夢瑤，潘瑩瑩，康 毅，尹永強，孫 濤，高衛(wèi)真，婁建石

(1. 天津醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院藥理學系，天津 300070; 2. 安徽醫(yī)科大學附屬阜陽醫(yī)院藥劑科，安徽 阜陽 236000)

短QT綜合征(short QT syndrome, SQTS)作為一種新的心臟離子通道疾病，由于其高發(fā)的惡性心律失常和心源性猝死(sudden cardiac death, SCD)，受到人們的高度重視。截至目前，研究者們根據(jù)其致病機制已發(fā)現(xiàn)至少7種類型的SQTS[1]，它們分別是由于鉀離子通道、鈣離子通道和鈉離子通道的功能獲得或功能喪失所致。在臨床診斷中，只有約23% 的SQTS患者患病機制與其基因突變有關(guān)[2]，而大部分則是由后天的疾病和藥物所致。在發(fā)病率最高的3種類型SQTS中[3]，以SQT1和SQT2最受關(guān)注。目前，在臨床上，對SQTS的治療主張安裝植入式心率轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(implantable cardioverter defibrillator，ICD)作為該病癥首選治療方法，尤其是對于有暈厥、心臟驟停等家族史的患者[4]。然而，ICD由于T波誤感知容易產(chǎn)生不適當放電的現(xiàn)象[5]，而且對于新生兒、兒童和繼發(fā)性SQTS等患者來說，他們不適宜安裝ICD，再加上ICD價格昂貴等原因，使得抗SQTS藥物的研發(fā)與應(yīng)用顯得格外重要。

牛磺酸鎂配合物(taurine-magnesium coordination compound, TMCC)是本實驗室以?；撬釣榕潴w與金屬鎂離子(Mg2+)配位結(jié)合形成的新型化合物。本實驗室前期的實驗結(jié)果顯示，?；撬徭V作為一種新型藥物，對氯化銫、烏頭堿、氯化鈣、哇巴因以及腎上腺素等誘導(dǎo)的觸發(fā)活動與心律失常有著明確的防治效果[6-7]，并且還能通過對離子通道作用，降低新的心律失常的誘發(fā)危險性[8-9]，這也表明了?；撬徭V可能具備著廣泛的抗心律失常作用。但到目前為止，未見其抗SQTS方面的應(yīng)用研究，所以，本實驗初步探索TMCC抗SQT2的藥理作用和特性。

1 材料與方法

1.1材料健康成年♂豚鼠，SPF 級，購自中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院實驗動物中心，動物合格證號：SCXK-2014-0012。Langendorff 灌流裝置(成都泰盟軟件有限公司)，多通道生理信號采集處理系統(tǒng)(BioPac，美國)，電子分析天平(上海舜宇恒平科學儀器有限公司)，超純水系統(tǒng)(Millipore，美國)。牛磺酸鎂(實驗室自行合成)，吡那地爾(Sigma，美國)。

1.2方法

1.2.1實驗液體配制 K-H灌流液(mmol·L-1)：NaCl 118.06、KCl 4.69、KH2PO41.18、NaHCO325、MgSO41.18、Glucose 11.11、CaCl22.5。預(yù)先通入混合氧氣(95% O2+5% CO2)20 min后，調(diào)節(jié)pH值至7.4。藥物母液：TMCC(200 mmol·L-1)由蒸餾水溶解配成；吡那地爾(1 mol·L-1)由DMSO溶解配成。實驗時確保K-H灌流液中DMSO濃度不超過千分之一。

1.2.2離體心臟摘取及Langendorff灌流法 取健康豚鼠稱重，25%烏拉坦1.0 g·kg-1將其麻醉，隨后將豚鼠仰臥并固定于鼠臺之上，剪去胸部毛發(fā)，然后快速剪開胸腔暴露出心臟，從主動脈根部剪斷并取出心臟，放入預(yù)冷的4℃生理鹽水中，輕輕按壓，擠出心臟中殘余血液，進行修剪，除去多余的結(jié)締組織和心包膜。隨后立即將預(yù)留出的主動脈連通于心臟插管上，用血管動脈夾鉗住，用手術(shù)縫合線系牢，然后取下動脈夾，實驗過程中應(yīng)注意防止灌流的插管插入過深，而影響離體心臟的功能。接著以37℃恒溫、預(yù)通混合氧的K-H液灌流，灌注壓維持在60～70 mmHg左右，初期排盡殘血，從取心臟到灌流系統(tǒng)運行的整個過程應(yīng)控制在1 min以內(nèi)，減少一定時間的缺血對心臟組織造成損傷。待心臟搏動穩(wěn)定后，將心電圖記錄電極的正、負極分別貼附至心臟的心尖和主動脈根部，記錄心電圖。

1.2.3給藥步驟 首先觀察TMCC對正常心臟的作用，先灌流已通過混合氧的K-H液，穩(wěn)定20 min并記錄穩(wěn)定的ECG，然后再灌流不同濃度的TMCC，灌流30 min再觀察其ECG的變化；接著研究TMCC的抗心律失常作用，選擇鉀離子通道激動劑吡那地爾制備SQT2的心律失常模型，在此模型基礎(chǔ)上給予TMCC，觀察ECG中各指標的變化，首先灌流K-H液20 min并記錄穩(wěn)定的ECG，接著灌流含濃度為20 μmol·L-1吡那地爾，待模型成功后再加入不同濃度TMCC的含吡那地爾灌流液，觀察TMCC的抗心律失常作用。

1.2.4實驗分組 正常給藥組：① 1 mmol·L-1TMCC組；② 2 mmol·L-1TMCC組；③ 4 mmol·L-1TMCC組。SQT2給藥組：① 20 μmol·L-1吡那地爾造模組；② 20 μmol·L-1吡那地爾 +1 mmol·L-1TMCC組；③ 20 μmol·L-1吡那地爾+2 mmol·L-1TMCC組；④ 20 μmol·L-1吡那地爾 +4 mmol·L-1TMCC組。每只離體心臟初始正常灌流階段設(shè)為基準對照(Control)。

2 結(jié)果

2.1TMCC對吡那地爾所致離體心臟QT間期縮短的影響Fig 1結(jié)果表明，20 μmol·L-1吡那地爾對豚鼠離體心臟的QT間期縮短約8.8% (P<0.01)；1、2、4 mmol·L-1的TMCC使縮短的QT間期分別延長6.9%、9.1%、15.6% (P<0.01)。

Fig 1 Effects of TMCC on shortened QT interval induced by pinacidil in isolated hearts of guinea pig(±s, n=7)

A: ECG of guinea pig; B: TMCC prolonged shortened QT interval induced by pinacidil in isolated hearts of guinea pig.*P<0.05,**P<0.01vscontrol group;##P<0.01vsSQT2 group

2.2TMCC對吡那地爾所致離體心臟有效不應(yīng)期縮短的影響在心電圖中，從QRS波開始至T波波峰的時程(Q-Tpeak, QTpeak)能夠反映心臟心肌細胞的有效不應(yīng)期(effective refractory period, ERP)。Fig 2結(jié)果表明，20 μmol·L-1吡那地爾能夠使QTpeak縮短21.2% (P<0.01)；1、2、4 mmol·L-1的TMCC使縮短的QTpeak分別延長14.5%、14.6%、24.5% (P<0.01)。

2.3TMCC對吡那地爾所致離體心臟跨室壁復(fù)極離散度變化的影響在心電圖中，T波起始至T波波峰的時程可反映心外膜心室肌細胞3相復(fù)極時程的快慢，而從T波波峰開始至T波終止的時程(Tpeak-Tend, Tp-Te)能夠反映出心臟心肌細胞的跨室壁復(fù)極離散度(transmural dispersion of repolarization, TDR)的大小，同時類似于QT間期通常會隨著HR變化而需要校正，Tp-Te的變化也應(yīng)根據(jù)QT間期或HR的變化而進行校正。在本實驗中，采用兩種校正方法，分別為Tp-Te(corrected)=QTc×Tp-Te/QT和rTp-Te= (Tp-Te/QT) ×100%。Fig 3結(jié)果表明，20 μmol·L-1吡那地爾能夠使Tp-Te、Tp-Te(corrected)、rTp-Te分別增大16.0% (P>0.05)、15.6% (P>0.05)、23.3% (P<0.05)；1、2、4 mmol·L-1的TMCC對延長的Tp-Te沒有明顯影響(P>0.05)，對延長的Tp-Te(corrected)分別縮短10.3% (P>0.05)、4.8% (P>0.05)、12.9% (P<0.05)，對延長的rTp-Te分別縮短11.8% (P<0.01)、8.3% (P<0.05)、11.0% (P<0.05)。

Fig 2 Effects of TMCC on shortened QTpeak induced by pinacidil in isolated hearts of guinea pig(±s, n=7)

**P<0.01vscontrol group;##P<0.01vsSQT2 group

Fig 4結(jié)果表明，20 μmol·L-1吡那地爾能夠使TIRR、TIQT分別增大41.2%、48.9% (P<0.01)； 1、2、4 mmol·L-1的TMCC使增大的TIRR分別減小18.3%、31.6%、45.5% (P<0.01)，使增大的TIQT分別減小11.0% (P<0.05)、16.0% (P<0.01)、32.9% (P<0.01)。

Fig 3 Effects of TMCC on Tp-Te interval(A) and prolonged Tp-Te(corrected) (B) and rTp-Te(C) induced by pinacidil in isolated hearts of guinea pig(±s, n=7)

*P<0.05,**P<0.01vscontrol group;#P<0.05,##P<0.01vsSQT2 group

3 討論

2型短QT綜合征(type 2 short QT syndrome，SQT2)的產(chǎn)生主要是由于慢速激活延遲整流鉀電流(slowly activating delayed outward potassium current,IKs)通道的電流易受基因突變或外界誘因影響，通過減慢去激活、加速激活等方式來激動IKs通道，增加IKs電流，促進鉀外流，縮短動作電位時程，從而引發(fā)的疾病[3]。而IKs作為形成2相和3相復(fù)極的主要離子流之一，其通道功能的異常或數(shù)目的上調(diào)、下調(diào)均可引起心律失常的發(fā)生，所以將IKs通道作為治療SQT2的靶點研究也變得越來越重要。本實驗利用吡那地爾建立SQT2模型，然后在離體心臟水平觀察TMCC抗SQT2作用。

Fig 4 TMCC decreased increased instability of repolarization induced by pinacidil(±s, n=7)

A: Instability of RR interval; B: Instability of QT interval.**P<0.01vscontrol group;#P<0.05,##P<0.01vsSQT2 group

QT間期由QRS時程和ST段構(gòu)成，其中QRS時程表示心室除極過程，而ST段則表示實際心室復(fù)極過程[12]，二者共同組成了心室中的電傳導(dǎo)過程。本實驗結(jié)果表明，吡那地爾縮短QT間期，給予TMCC后能夠使縮短的QT間期延長，表明TMCC能夠抑制鉀離子通道活性，減慢吡那地爾所致的復(fù)極時程加快。

在臨床ECG中，從Q點起始到T波峰的距離(QTpeak)可以用來表示有效不應(yīng)期(ERP)[13]，ERP是指心室肌細胞從除極開始到復(fù)極膜電位回到閾電位的時間計量，這段時間內(nèi)任何刺激均不能引起新的動作電位。ERP縮短可能會使新的刺激或異常沖動在傳導(dǎo)過程中形成折返，從而引起心律失常事件發(fā)生。吡那地爾縮短QTpeak，給予TMCC后可使縮短的QTpeak延長，這樣就會使異常沖動到此處之后正好處于不應(yīng)期，阻止異常傳導(dǎo)的形成，避免折返出現(xiàn)，表明了TMCC具有一定的抗心律失常作用。

跨室壁復(fù)極離散度(TDR)是近幾年來研究的熱點。有報道，TDR的異常增大是室性心動過速、室顫和SCD的發(fā)生機制，也是預(yù)測心律失常事件發(fā)生的一項指標[14]。吡那地爾能夠增大豚鼠離體心臟的TDR[Tp-Te、Tp-Te(corrected)、rTp-Te]，給予TMCC后可使增大的TDR減小，吡那地爾增大TDR是因為其能夠使心肌內(nèi)、中、外3層細胞的APD90均縮短(M細胞的APD90值大于內(nèi)外膜的APD90值)，但中層M細胞動作電位的縮短幅度較內(nèi)、外膜細胞更為小一點，因而導(dǎo)致TDR明顯增大。TMCC能夠減小TDR，其機制是由于TMCC抑制IKs通道，又因IKs在心肌細胞內(nèi)膜和外膜分布相對較多，從而使得在SQT2模型下內(nèi)膜和外膜動作電位延長較M細胞明顯，從而縮小了3層細胞間的異質(zhì)性，進而減小TDR[15]，避免心律失常的發(fā)生。

吡那地爾能夠引起RR和QT間期的不穩(wěn)定性增大，而RR和QT間期的不穩(wěn)定性是預(yù)測心律失常的重要指標，其值增大就預(yù)示著發(fā)生心律失常的風險增大。通過給予TMCC后能夠逆轉(zhuǎn)吡那地爾所致的不穩(wěn)定性增大，表明TMCC有抗心律失常作用。

綜上所述，TMCC可通過延長QT間期和QTpeak，降低模型條件下TDR和不穩(wěn)定性等作用對抗SQT2。

(致謝：本文于天津醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院藥理系完成，在此衷心感謝藥理學系各位老師和同學對本實驗給予的幫助！)

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