碘普羅胺對心室肌細胞離子通道的影響

馬彥卓，啜玉彩，唐麗娜，汝磊生

（中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九八〇醫(yī)院，河北石家莊 050082）

離子型高滲性造影劑在冠脈造影中有顯著增加心室顫動(ventricular fibrillation，VF)的風險[1]，VF一旦發(fā)生不僅加重心肌損傷，而且容易導致患者死亡。目前認為，VF的發(fā)生與心室肌細胞離子通道改變，即電重構(gòu)現(xiàn)象有關(guān)。目前這些離子型造影劑，如泛影葡胺、碘他拉葡胺等已被非離子型造影劑取代[2-3]，但臨床上非離子型造影劑引起的VF仍時有發(fā)生。本研究擬探討新型非離子型低滲性造影劑碘普羅胺對心室肌細胞離子通道的影響，以全面了解此類造影劑所致VF的離子學機制，為減少造影劑導致VF的研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 實驗動物Wistar大鼠20只，購于河北醫(yī)科大學實驗動物中心，合格證編號：1502056，體重200～250g，雌雄不限。實驗設(shè)備：EPC-10膜片鉗放大器(HEKA，Germany)；微電極玻璃毛細管(微探極，武漢，中國)；水平拉制儀(Sutter P-97，USA)；拋光儀(Narishige Scientific Instrument Lab.，Japan)。

1.2 大鼠心室肌細胞的分離 Wistar大鼠腹腔注射普通肝素（5000U/kg），20min后腹腔注射1%戊巴比妥（1ml/kg），待麻醉完成后迅速開胸切取心臟，并置于4℃無鈣臺式液中，沖洗后轉(zhuǎn)入4℃無鈣臺式液培養(yǎng)皿中，游離主動脈根部，插入主動脈套管，安置于Langendorff灌流裝置上，經(jīng)主動脈根部逆行用無鈣臺式液灌流，灌流速度8～10ml/min。5～7min后，改用消化酶液（1mg/ml膠原酶+牛血清白蛋白）灌流20min，溫度37℃，灌流速度8～10ml/min。將心臟從Langendorff裝置上取下，置于37℃的KB液中溫育5～10min，剪去心房和右心室，留取左心室游離壁。將左心室組織剪成2mm×2mm×2mm的碎塊，用粗開口巴氏吸管緩慢吹打5min，200μm微孔尼龍膜過濾。濾液于室溫靜置30min，顯微鏡下觀察到上清液中多為死亡的心肌細胞或懸浮的細胞碎片時去除上清，再次加入KB液，重復3次，置于4℃保存?zhèn)溆?。lh后細胞膜恢復狀態(tài)后進行全細胞膜片鉗記錄。

1.3 全細胞膜片鉗技術(shù)觀察碘普羅胺對心室肌細胞離子通道的影響 應(yīng)用全細胞膜片鉗技術(shù)，于碘普羅胺干預(yù)前（control組）分別記錄大鼠心室肌細胞鈉離子電流(INa)、L型鈣離子電流(ICa，L)、瞬時外向鉀離子電流(Ito)的電流密度、穩(wěn)態(tài)激活曲線和穩(wěn)態(tài)失活曲線；然后給予心室肌細胞濃度為30%的碘普羅胺（PBS稀釋）干預(yù)（碘普羅胺組，Iopromide組），5分鐘后再次分別記錄以上指標。每組各記錄6個心室肌細胞。

全細胞膜片鉗技術(shù)：巴氏吸管吸取心肌細胞懸液，置于倒置顯微鏡灌流槽中，靜置5min等待細胞貼壁，沖掉死亡的心肌細胞，選取狀態(tài)良好（表面光滑、邊緣清晰）的心肌細胞行全細胞膜片鉗記錄。電極充灌電極內(nèi)液，放置于膜片鉗夾持器上，利用針筒給予正壓，三維操縱器移動電極使電極貼于心肌細胞表面，釋放正壓并給以負壓，使細胞與電極接觸處形成高阻封接，通過調(diào)節(jié)快速補償，抵消夾持器和電極管壁的快電容，繼續(xù)給予負壓直至吸破心肌細胞膜。通過調(diào)節(jié)慢電容和串聯(lián)電阻，減少瞬時充放電時的電流鉗位誤差。patchmaster軟件控制脈沖信號和數(shù)據(jù)采集，EPC-10膜片鉗放大器記錄通道信號。

1.4 統(tǒng)計分析 應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，計量資料用均數(shù)±標準誤表示，干預(yù)前后的比較采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 碘普羅胺對心室肌細胞ICa，L的影響 I-V曲線見圖1A：碘普羅胺干預(yù)前后ICa，L均在-30mV激活，0mV達峰值，碘普羅胺干預(yù)后I-V曲線上移，但碘普羅胺干預(yù)前后ICa，L電壓依賴性不變，I-V曲線的形態(tài)軌跡無明顯改變。control組峰值電流密度為(-2.77±0.64)pA/pF，明顯大于碘普羅胺組的峰值電流密度(-1.88±0.74)pA/pF，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)。

與control組比較，碘普羅胺對ICa，L激活曲線無明顯影響(圖1B)；control組和碘普羅胺組半數(shù)激活電壓(Vh)分別為(-15.43±2.99)mV和(-19.55±2.12)mV，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

與control組比較，碘普羅胺對ICa，L失活曲線無明顯影響(圖1C)，control組和碘普羅胺組半數(shù)失活電壓(V1/2)分別為(-27.15±2.72)mV和(-28.96±2.40)mV，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

圖1 碘普羅胺對心室肌細胞ICa，L的影響

2.2 碘普羅胺對心室肌細胞Ito的影響 兩組I-V曲線均呈電壓依賴性(圖2A)，Ito電流密度在+60mV時達最大值，碘普羅胺組I-V曲線較control組上升，但兩組I-V曲線形態(tài)軌跡特征不變。control組峰值電流密度為(4.13±0.41)pA/pF，碘普羅胺組峰值電流密度為(5.33±0.48)pA/pF，碘普羅胺組明顯高于control組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。

與control組比較，碘普羅胺對Ito激活曲線無明顯影響（圖2B），control組和碘普羅胺組的Vh分別為(9.10±4.07)mV和(12.71±4.33)mV，兩組曲線形態(tài)軌跡特征不變，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

與control組比較，碘普羅胺對Ito失活曲線無明顯影響（圖2C），control組和碘普羅胺組的V1/2分別為(-38.08±1.82vs-44.19±2.19)mV，兩組曲線形態(tài)軌跡特征不變，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

圖 2 碘普羅胺對心室肌細胞Ito的影響

2.3 碘普羅胺對心室肌細胞INa的影響 兩組I-V曲線均呈電壓依賴性(圖3A)，碘普羅胺組I-V曲線較control組上移，但兩組I-V曲線形態(tài)軌跡特征不變。control組峰值電流密度為(-17.47±3.35)pA/pF(n=6)，明顯高于碘普羅胺組(-14.90±3.16)pA/pF，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。

與control組比較，碘普羅胺干預(yù)后，兩組激活曲線形態(tài)軌跡特征不變（圖3B），于-70mV激活，-40mV達高峰。control組和碘普羅胺組的Vh分別為(-73.81±0.93)mV和(-73.02±1.03)mV，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

與control組比較，碘普羅胺對失活曲線無明顯影響（圖3C），control組和碘普羅胺組的V1/2分別為(-82.36±1.18)mV和(-88.01±2.55)mV，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

圖3 碘普羅胺對心室肌細胞INa的影響

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)，離子型造影劑可顯著增加心室顫動（VF）的發(fā)生。因此，非離子型、低滲或等滲性造影劑已取代離子型高滲性造影劑而廣泛應(yīng)用于臨床，但造影劑引起的VF仍時有發(fā)生。KRAUSE等[4]發(fā)現(xiàn)，碘普羅胺可引起血壓、左室舒張末期壓、心率、收縮力和心電圖的瞬時變化；CHAI等[5]通過充氣球囊導管向豬左冠狀動脈注射20毫升非離子型造影劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)14頭豬中至少有3頭監(jiān)測到VF發(fā)生；在冠狀動脈造影和靜脈泌尿系造影過程中也觀察到了心電圖的改變[6-7]；此外，還有研究發(fā)現(xiàn)碘海醇對心臟傳導系統(tǒng)有抑制作用[8]。上述研究表明，非離子型造影劑可引起心肌細胞電生理特性的改變，但作用機制尚未明確。

ICa，L是動作電位去極化觸發(fā)的內(nèi)向電流，參與動作電位平臺期（AP）的形成和維持。本研究發(fā)現(xiàn)碘普羅胺可顯著降低ICa，L峰值電流密度，但沒有影響ICa，L的電壓依賴性，通道的激活和失活曲線形態(tài)軌跡也無明顯變化。心室肌細胞ICa，L峰值電流密度降低，可引起動作電位平臺期縮短[9-10]，容易發(fā)生室性心律失常。

Ito對1期復極及平臺期形成有重要影響[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，碘普羅胺顯著增加心室肌細胞Ito峰值電流密度，且不影響Ito穩(wěn)態(tài)激活和失活曲線，說明碘普羅胺可在不改變Ito通道門控特性的情況下增加Ito振幅。Ito峰值電流密度增加，使心室肌細胞復極加快，動作電位時程縮短，從而引發(fā)心律失常。

INa參與動作電位0相除極，決定了心臟脈沖的形成和傳導。因此，INa功能障礙易引起危及生命的心律失常。本研究發(fā)現(xiàn)，碘普羅胺可明顯降低INa峰值電流密度，但對INa通道的激活和失活曲線無明顯影響。INa峰值電流密度降低，可使動作電位時程縮短，幅度減低。

綜上所述，碘普羅胺通過抑制ICa，L和INa電流密度，提高Ito電流密度，縮短動作電位時程，影響心室肌細胞正常的電生理特性，可能導致惡心室性心律失常的發(fā)生。進一步深入研究碘普羅胺和離子通道的關(guān)系，將有助于闡明冠脈造影過程中室性心律失常的發(fā)生機制，為防治惡心室性心律失常的發(fā)生奠定理論基礎(chǔ)。