利多卡因?qū)Φ脱酢⑺嶂卸炯澳I上腺素條件下豚鼠左心室流出道心肌組織電活動的影響*

趙蘭平， 王雪芳， 杜會博， 薛淑芳， 陳彥靜

心室流出道一向僅被認為是血液的輸出路徑，因而對它的生理特性一直未予重視。哺乳類的心室流出道在發(fā)生上系由動脈球演化而來，在人胚早期仍有動脈球(心球，bulbus cordis)階段。在魚及兩棲類的心臟上，動脈球是位于心室之后的一個獨立功能單位，它的興奮和收縮發(fā)生在心室之后。在心電圖上，其除極波和復(fù)極波分別出現(xiàn)在心室的 QRS波和T波之后，是一組獨立的波形，分別被稱為QRSb(bulbar QRS)和Tb(bulbar T)波。課題組前期的研究工作中，首先在豚鼠，接著在大鼠和兔的左心室流出道主動脈前庭的特定部位，首次發(fā)現(xiàn)存在慢反應(yīng)自律細胞。在去除大部心室肌、消除心室節(jié)律的影響后，該部位仍能帶領(lǐng)周圍的前庭組織產(chǎn)生自發(fā)的節(jié)律性興奮，其自律細胞0期、4期去極離子流與竇房結(jié)起搏細胞有基本相似的特性［1］，而且其電活動可能同樣受自主神經(jīng)的調(diào)控［2］。起源于心室流出道的特發(fā)性室性心動過速可發(fā)生于各個年齡階段，為進一步探討心室流出道的電活動與心律失常的關(guān)系，本實驗采用標準玻璃微電極細胞內(nèi)電位記錄技術(shù)，觀測了利多卡因?qū)﹄嗍笞笮氖伊鞒龅佬募〗M織電活動的影響及其對低O2、酸中毒及腎上腺素(epinephrine，EPI)條件下該部位電生理特性改變的影響，以期望為進一步闡明心室流出道的電活動提供直接的實驗依據(jù)。

材料和方法

1 標本制備

健康豚鼠(250～350 g)，擊昏后迅速開胸取出心臟，并用O2飽和的改良Locke液(mmol/L:NaCl 157，KCl 5.6，CaCl22.1，NaHCO31.8，葡萄糖 5.6，pH 7.3～7.4)經(jīng)冠脈進行灌注沖洗后，從主動脈瓣的左瓣與后瓣間向下剪開心室，保留各瓣膜完整，并以此為寬度，向下切取約4 mm的前庭組織制成標本。制好的標本用不銹鋼針固定于灌流槽(1.5 cm×2 cm)內(nèi)的硅橡膠上。用O2飽和的改良Locke液進行恒溫(35℃ ±1℃)、恒速(10 mL/min)灌流，標本在灌流液中穩(wěn)定30 min后開始實驗。

2 電位引導(dǎo)

玻璃微電極充以飽和KCl電極液后直流電阻為10～20 ΜΩ。如能直接記錄到自發(fā)電位，則不再進行刺激，若記錄不到，則將刺激電極置于標本遠離瓣膜一端的心肌組織上，給予波寬2 ms、1 Hz、2倍閾強度的方波刺激，刺激時間由數(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，即停止電刺激開始實驗。引導(dǎo)出的自發(fā)慢反應(yīng)電位，經(jīng)SWF-1B高阻抗微電極放大器放大，一路輸入監(jiān)聽器監(jiān)聽，另一路采用RM6280多道生理信號采集處理系統(tǒng)，自動顯示電信號，并分析自發(fā)慢反應(yīng)電位的各項參數(shù)指標。

3 觀測指標

4相自動除極速度(velocity of diastolic depolarization，VDD)、自發(fā)放電頻率(rate of pacemaker firing，RPF)、最大舒張電位(maximal diastolic potential，MDP)、0相最大除極速度(maximal rate of depolarization，Vmax)、動作電位幅度(amplitude of action potential，APA)、復(fù)極50%和80%時間(50%and 80%of duration of action potential，APD50and APD80)。

4 實驗過程和分組

待自發(fā)節(jié)律穩(wěn)定10 min后，開始采集一組正常的自發(fā)慢反應(yīng)電位做對照，然后改用含有一定濃度的藥液灌流(為保證藥效，各種藥液均在實驗前1 h內(nèi)配制。)。實時記錄并分析自發(fā)慢反應(yīng)電位的變化。實驗分組如下:(1)0.1 μmol/L、1 μmol/L 和 10 μmol/L利多卡因?qū)﹄嗍笞笮氖伊鞒龅雷园l(fā)慢反應(yīng)電位的影響(n=9);(2)1 μmol/L利多卡因?qū)Φ蚈2電生理效應(yīng)的影響(n=9);(3)1 μmol/L利多卡因?qū)λ嶂卸倦娚硇?yīng)的影響(n=9);(4)1 μmol/L利多卡因?qū)?0 μmol/L EPI電生理效應(yīng)的影響(n=9)。

5 統(tǒng)計學(xué)處理

數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差(mean±SD)表示，給藥前后各項指標采用配對樣本t檢驗，多組間比較用單因素方差分析(One-way ANOVA)，應(yīng)用 SPSS 15.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

結(jié) 果

1 利多卡因?qū)﹄嗍笞笮氖伊鞒龅雷园l(fā)慢反應(yīng)電位的影響

0.1 μmol/L利多卡因灌流豚鼠左心室流出道標本10 min，APD50顯著縮短，VDD和RPF明顯減慢，和正常對照組相比有顯著差異(P＜0.05)，其它指標無明顯改變，見圖1和表1。

1 μmol/L利多卡因灌流10 min，和正常對照組相比，MDP絕對值明顯減小(P＜0.05)，APD50和APD803 min時開始縮短，5 min時明顯縮短(APD50，P＜0.01;APD80，P＜0.05)，VDD 和 RPF在給藥 1 min時開始減慢，3 min時明顯減慢(P＜0.05)，并在整個灌流過程中維持相對穩(wěn)定;與0.1 μmol/L利多卡因灌流組相比，各項指標之間無顯著性差異，見圖1和表1。

10 μmol/L利多卡因灌流10 min，和正常對照組相比，MDP絕對值和APA明顯減小(P＜0.05)，Vmax明顯減慢(P＜0.05)，APD50(P＜0.01)和 APD80(P＜0.05)明顯縮短，VDD(P＜0.05)和 RPF(P＜0.01)進一步減慢;與0.1 μmol/L利多卡因灌流組相比，RPF、MDP絕對值和Vmax顯著減小(P＜0.05);與1 μmol/L利多卡因灌流組相比，Vmax顯著減慢(P＜0.05)。10 μmol/L利多卡因灌流過程中，節(jié)律較規(guī)整。沖洗10 min，自發(fā)節(jié)律恢復(fù)至給藥前水平，見圖1和表1。

Figure 1.Effects of lidocaine on the spontaneous action potentials of guinea-pig left ventricular outflow tract.圖1 利多卡因?qū)﹄嗍笞笮氖伊鞒龅雷园l(fā)慢反應(yīng)電位的影響

表1 利多卡因?qū)﹄嗍笞笮氖伊鞒龅雷园l(fā)慢反應(yīng)電位的影響Table 1.Effects of lidocaine on the spontaneous action potentials of guinea-pig left ventricular outflow tract(mean±SD.n=9)

2 1 μmol/L利多卡因?qū)Φ蚈2電生理效應(yīng)的影響

用無糖低O2液灌流15 min，MDP絕對值和APA明顯減小(P＜0.05)，Vmax顯著減慢(P＜0.05)，APD50顯著縮短(P＜0.05)，APD80有縮短趨勢，但無顯著差異，VDD和RPF在無糖低O2液灌流1 min時開始有所加快，出現(xiàn)一過性節(jié)律增快現(xiàn)象，但隨著灌流時間延長，VDD和RPF逐漸減慢，15 min時明顯減慢，和正常對照組相比，顯著差異(P＜0.05)。在此基礎(chǔ)上改用1 μmol/L利多卡因+無糖低O2液灌流10 min，和無糖低O2組相比，MDP絕對值增大(P＜0.01)，APA 進一步降低(P ＜0.05)，Vmax進一步減慢(P＜0.05)，APD50和 APD80無明顯改變，VDD 和RPF進一步減慢，和無糖低O2液灌流組相比，顯著差異(P＜0.05)。而且在1 μmol/L利多卡因+無糖低O2液灌流過程中，自發(fā)節(jié)律較穩(wěn)定，見圖2和表2。

3 1 μmol/L利多卡因?qū)λ嶂卸倦娚硇?yīng)的影響

配制O2飽和的改良Locke液，調(diào)節(jié)pH為6.8，造成酸中毒的灌流液，此值是在心肌缺血、梗死的局部內(nèi)環(huán)境中常見的。在10 min的灌流過程中，和對照組相比，MDP絕對值增大(P＜0.05)，APA明顯減小(P ＜0.05)，Vmax減慢(P ＜0.05)，APD50和 APD80在灌流3 min時開始縮短，5 min時明顯縮短(P＜0.05)，VDD和RPF在灌流10 min時明顯減慢，和正常對照組相比，顯著差異(P＜0.05)。在此基礎(chǔ)上，改用pH 6.8 1 μmol/L 利多卡因灌流10 min，MDP 絕對值進一步增大，Vmax進一步減慢，和pH 6.8灌流組相比，顯著差異(P＜0.05)，APD50和APD80明顯延長(P＜0.05)，VDD和RPF在灌流3 min時進一步減慢，10 min時明顯減慢，和pH 6.8灌流組相比，顯著差異(P＜0.05)，見圖2和表2。

4 1 μmol/L 利多卡因?qū)?0 μmol/L EPI電生理效應(yīng)的影響

用 10 μmol/L EPI灌流 10 min，MDP 絕對值(P＜0.01)和APA(P＜0.05)明顯增大，Vmax加快(P ＜0.01)，APD50和 APD80明顯縮短(P ＜0.05)，VDD 和RPF在給藥30 s即開始增快，3 min時明顯增快(VDD，P＜0.01;RPF，P ＜0.05)，并維持在此水平。用10 μmol/L EPI灌流 10 min，改用 1 μmol/L 利多卡因+10 μmol/L EPI灌流 10 min，MDP 絕對值和APA在灌流5 min時開始降低，10 min時明顯降低，和10 μmol/L EPI灌流組相比，顯著差異(P＜0.05)，APD50和 APD80明顯延長(P ＜0.05)，VDD 和RPF 3 min時開始減慢，10 min時明顯減慢，和10 μmol/L EPI灌流組相比，顯著差異(VDD，P＜0.05;RPF，P ＜0.01)，見圖2和表2。

Figure 2.Effects of lidocaine on the spontaneous action potentials of guinea-pig left ventricular outflow tract induced by hypoxia，acidosis and EPI.圖2 利多卡因?qū)Φ脱酢⑺嶂卸炯癊PI所致豚鼠左心室流出道自發(fā)慢反應(yīng)電位改變的影響

表2 利多卡因?qū)Φ脱酢⑺嶂卸炯癊PI所致豚鼠左心室流出道自發(fā)慢反應(yīng)電位改變的影響Table 2.Effects of lidocaine on the spontaneous action potentials of guinea-pig left ventricular outflow tract induced by hypoxia，acidosis and EPI(mean±SD.n=9)

討 論

特發(fā)性室性心律失常(idiopathic ventricular tachycardia，IVT)臨床上較為常見，其中起源于右心室流出道的IVT約占所有IVT的80%，其產(chǎn)生機制折返、異常自律性增高和觸發(fā)激動均有可能。本室以前的工作在國內(nèi)外首次證明［1-2］，在豚鼠、家兔、大鼠等左心室流出道部位仍存在慢反應(yīng)自律細胞，且具有與竇房結(jié)起搏細胞相似的特征和離子流基礎(chǔ)，即0期主要離子流為ICa-L，3期主要離子流為IK，4期自動去極中，除IK的進行性衰減外，還有ICa-L、ICa-T和If的參與。而且其電活動可能受自主神經(jīng)的調(diào)控，其中主要受心交感神經(jīng)及體液中兒茶酚胺(catecholamine，CA)的調(diào)節(jié)。說明心室流出道部位可能作為心臟的另一潛在起搏點，在自主神經(jīng)功能紊亂或CA分泌異常時自律性改變而參與IVT的發(fā)生和發(fā)展。

利多卡因?qū)佗馼類抗心律失常藥，輕度阻滯Na+通道，屬膜穩(wěn)定劑，是目前防治急性心肌梗死及各種心臟病并發(fā)室速的常用藥物。研究表明利多卡因溫心停搏液可明顯抑制ICa-L峰值的幅值［3］，大劑量時可抑制海馬神經(jīng)元L-型鈣通道［4］，但利多卡因?qū)π募Ca-L的直接影響未見相關(guān)報道，本實驗中利多卡因?qū)е碌腁PA減小和Vmax減慢可能與ICa-L的抑制有關(guān)。心室流出道自律細胞4期自動除極可能有If參與，利多卡因可輕度抑制If，并可促進3相K+外流，故可使自律性降低。利多卡因可抑制K+通道抑制劑所導(dǎo)致的APD延長［5］，故可通過增強延遲整流鉀電流(IKr)而導(dǎo)致APD縮短，本實驗中以APD50縮短較明顯。利多卡因?qū)π氖伊鞒龅雷月杉毎碾娚硇?yīng)是劑量依賴性的、可逆的，正常灌流液沖洗10 min RPF可恢復(fù)正常，而胺碘酮的作用較持久，正常灌流液沖洗很難恢復(fù)到正常水平［6］，提示短期治療室性心律失常可優(yōu)先選擇利多卡因，長期用藥維持則可選用胺碘酮。

心肌缺氧時，ATP敏感性鉀通道(KATP)激活，使復(fù)極化K+外流增加［7］，實驗表明模擬缺血缺氧狀態(tài)可導(dǎo)致APD縮短［8］，同時抑制電壓依賴性鈣通道，Ca2+內(nèi)流減少。全細胞膜片鉗技術(shù)的研究證實缺氧預(yù)適應(yīng)(HP)時If密度值明顯減小［9］。近年來的研究表明，缺氧可使快速起搏的心室肌細胞更容易發(fā)生鈣瞬變交替，即降低了快速起搏的刺激閾值，是惡性心律失常的重要預(yù)測指標［10］。乳酸酸中毒可抑制慢鈣電流，故可減慢竇房結(jié)優(yōu)勢起搏細胞的4相自動去極速度，正常生理狀態(tài)下起作用的IK受抑制，而導(dǎo)致 KATP開放［11］，自發(fā)慢反應(yīng)電位復(fù)極化時間縮短。EPI可作用于心肌細胞的β1-AR，通過激活G蛋白-AC-cAMP途徑增加ICa-L和If而導(dǎo)致自發(fā)節(jié)律加快。采用EPI復(fù)制家兔快速性心律失常模型也可以引起KATP激活［12］。利多卡因可明顯降低EPI導(dǎo)致的自律性升高，無糖低O2和pH 6.8的灌流液灌流時，利多卡因可使其自律性進一步降低，說明利多卡因?qū)υ从谛氖伊鞒龅赖目焖傩允倚孕穆墒СＳ幸欢ǖ母深A(yù)作用。

［1］ 張曉云，陳彥靜，葛賦貴，等.兔主動脈前庭自律細胞與竇房結(jié)電生理特性的比較［J］.生理學(xué)報，2003，55(4):405-410.

［2］ 趙蘭平，張曉云，陳彥靜，等.神經(jīng)遞質(zhì)對豚鼠左心室流出道自律細胞電活動的影響［J］.生理學(xué)報，2005，57(5):593-598.

［3］ 王 濤，蘭鴻鈞，王忠民，等.利多卡因溫血心停搏液對豚鼠心室肌細胞L-型鈣通道的作用［J］.中華實驗外科雜志，1999，16(2):108-109.

［4］ 張慶國，徐世元，雷洪伊.利多卡因?qū)Υ笫蠛ｑR神經(jīng)元L-型Ca2+通道電流的影響［J］.臨床麻醉學(xué)雜志，2007，23(7):599-600.

［5］ Abrahamsson C，Carisson L，Duker G.Lidocaine and nisoldipine attenuate almokalant-induced dispersion of repolarization and early afterdepolarizations in vitro［J］.J Cardiovasc Electrophysiol，1996，7(11):1074-1081.

［6］ 趙蘭平，王雪芳，陳彥靜，等.胺碘酮對低O2、酸中毒及腎上腺素條件下豚鼠左心室流出道自律細胞電活動的影響［J］.中國病理生理雜志，2010，26(7):1295-1300.

［7］ 祝 芬，馬季驊，張培華.牛磺酸對低氧條件下豚鼠心室肌細胞動作電位和ATP敏感性鉀電流的影響［J］.中國病理生理雜志，2005，21(1):92-95.

［8］ 張春芳，孟 濤，趙志誠，等.養(yǎng)心顆粒對缺血缺氧心室肌細胞延遲整流鉀電流的影響［J］.中醫(yī)藥信息，2012，29(3):33-36.

［9］ 張 倩，宋治遠，仝識非，等.線粒體KATP通道開放劑與缺氧預(yù)適應(yīng)對乳鼠竇房結(jié)細胞起搏離子流作用的比較［J］.中國病理生理雜志，2006，22(10):1909-1912.

［10］趙 斌，王禮春，莊曉東，等.缺氧易化快速起搏引起的心室肌細胞鈣瞬變交替［J］.中國病理生理雜志，2012，28(8):1405-1409.

［11］趙向東，王佩顯，陳元祿.乳酸酸中毒對兔竇房結(jié)優(yōu)勢起搏細胞動作電位的影響［J］.天津醫(yī)藥，2001，29(12):736-738.

［12］客 蕊，周亞濱，孫 靜.養(yǎng)心顆粒對藥物誘發(fā)的快速型心律失常模型心肌ATP敏感性鉀通道影響的研究［J］.中醫(yī)藥信息，2012，29(3):102-105.