氧化苦參堿對缺血缺氧致兔心律失常保護作用及機制研究

劉艷明　王雪芳

作者單位: 075000河北省張家口市，中國人民解放軍第251醫院心內二科(劉艷明) ;河北北方學院(王雪芳)

氧化苦參堿對缺血缺氧致兔心律失常保護作用及機制研究

劉艷明王雪芳

作者單位: 075000河北省張家口市，中國人民解放軍第251醫院心內二科(劉艷明) ;河北北方學院(王雪芳)

【摘要】目的探討氧化苦參堿對缺血缺氧致兔左心室流出道細胞電生理異常保護作用及其抗心律失常機制。方法應用常規玻璃微電極細胞內記錄技術，觀察正常灌流液、缺血缺氧灌流液和缺血缺氧+氧化苦參堿(80 μmol/L)灌流液對兔左心室流出道慢反應自律細胞最大舒張電位(MDP)，動作電位0相幅值(APA)，50%復極化時間(APD50)，80%復極化時間(APD80)，4相自動去極速度(Vmax)，自發放電頻率(RPF)的影響。結果與對照組相比，缺血缺氧組左心室流出道慢反應自律細胞20 min后APD50、APD80均明顯縮短(P<0.05) ; APA升高(P<0.05) ; Vmax、RPF顯著變慢(P<0.01)，并出現心律失常;在缺血缺氧組中加入氧化苦參堿(80 μmol/L)可明顯延長APD50、APD80(P<0.05) ;并使APA縮短(P<0.05) ; Vmax、RPF逐漸變慢(P<0.01)，穩定20 min后，自發放電頻率(RPF)逐漸恢復正常。結論兔左心室流出道慢反應自律細胞電活動可明顯受到缺血缺氧影響，伴發心律失常，而氧化苦參堿能拮抗其作用，降低誘發所導致的自發放電頻率的升高，提示氧化苦參堿對缺血缺氧性左心室流出道慢反應自律細胞具有明顯的電生理保護作用，具有顯著的抗心律失常作用。

【關鍵詞】氧化苦參堿;左心室流出道;缺血缺氧;心律失常

項目來源:河北省教育廳青年基金資助項目(編號: SQ132004) ;河北北方學院青年基金資助項目(編號: Q2013032)

E-mail: wxfang_2003@163.com

苦參藥性在《本草經百種錄》中稱“此以味治也，苦入心，寒除火，故苦參專治心經之火”。氧化苦參堿是豆科槐屬植物苦參干燥根的有效成分之一。祖國幾代中醫利用其藥性將其作為治療心臟疾病的良藥。隨著研究的進一步深入，氧化苦參堿臨床上現逐步用于預防和治療心律失常，其對多種誘發因素所導致的心律失常均有一定的臨床保護效用［1，2］，其對由缺血缺氧導致的左心室流出道慢反應自律細胞跨膜電位異常，所誘發的一些特發性心律失常產生的作用機制尚不明確。缺血缺氧是引起心肌細胞跨膜電位異常，從而導致一些特發性心律失常產生的原因之一。本實驗應用標準玻璃微電極細胞內記錄技術，研究氧化苦參堿對缺血缺氧致兔左心室流出道細胞電生理異常保護作用及其機制。通過研究氧化苦參堿對缺血缺氧所導致的源于左心室流出道特發性心律失常的拮抗作用，以探索氧化苦參堿抗心律失常的最佳起效靶點，對研制祖國中藥，發掘合理有效的低副作用的抗心律失常中藥，具有非常重要的臨床意義和實用價值。

1　材料與方法

1.1標本制備選擇使用2.5～5 kg雌雄均可清潔級家兔，實驗動物由中國醫科院動物研究所提供(批號: 200705060)。敲顱致暈后立即打開胸腔暴露心臟，打開心包取出后從主動脈沖洗殘血。至(36.0±0.5)℃的改良K-H液充95% O2和5% CO2。切除左右心耳，從主動脈沿右心室后外側緣緩慢剪開，留存左心室流出道組織周圍1 cm2，其余切除。制好的標本以鋼針固定于灌流槽內，流速為15 ml/min，勻速灌流。標本穩定30 min后開始實驗。

1.2觀測指標自律細胞最大舒張電位(MDP)，動作電位0相幅值(APA)，50%復極化時間(APD50)，80%復極化時間(APD80)，4相自動去極速度(Vmax)，自發放電頻率(RPF)。

1.3實驗過程與分組用3.1 mol/L KCl電極液注入玻璃微電極，測定直流電阻為10～20 Ω。利用微電極刺激器引導出心肌細胞動作電位，使玻璃電極穩定于左心室流出道同一細胞內，記錄其動作電位圖形如能記錄到自律細胞自發電位，則不再進行刺激;否則將刺激電極置于遠離瓣膜一端的心肌細胞內，給以倍于閾強度的方波刺激，直到誘發出自發電節律，自發節律穩定后開始實驗。分組:缺血缺氧組，加入模擬缺血缺氧灌流液(NaCl 0.108 mol/L，KCl 0.22× 10－2mol/L，CaCl20.25×10－2mol/L，MgCl20.12× 10－2mol/L，NaHCO30.18×10－2mol/L，KH2PO40.1 ×10－2mol/L，乳酸鈉0.02 mol/L，充95% O2和5% CO2)灌流;缺血缺氧+氧化苦參堿組，在缺血缺氧灌流液50 ml中加入氧化苦參堿5 ml(80 μmol/L)，記錄并觀察各項參數的變化。

1.4統計學分析計量資料以x±s表示，采用自身配對t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1缺血缺氧對兔左心室流出道慢反應自律細胞動作電位的影響缺血缺氧5 min組與對照組相比，組間各項電生理指標差異無統計學意義(P＞0.05) ;缺血缺氧10 min組與對照組相比RPF高于對照組(＜0.05) ;缺血缺氧20 min組與對照組相比，APD50減慢(P<0.05)、APD80減慢(P<0.05)、APA升高(P<0.05)、Vmax加快(P<0.05)、RPF明顯加快(P<0.01)。見表1。

表1　缺血缺氧對兔左心室流出道慢反應自律細胞動作電位的影響　n=8，±s

表1　缺血缺氧對兔左心室流出道慢反應自律細胞動作電位的影響　n=8，±s

注:與對照組比較，*P＜0.05，#P＜0.01

組別　APD50(ms)　APD80(ms)　APA(mV)　Vmax(V/S)　RPF(bmp)對照組　151.32±2.56　212.47±9.547　48.35±2.14　9.46±1.42　86.32±8.49缺血缺氧5 min組　133.68±3.57　186.47±11.23　54.47±1.68　11.44±1.12　88.67±11.78缺血缺氧10min組　120.77±3.47　167.25±13.79　61.67±2.41　13.13±1.18　105.35±10.14*缺血缺氧20min組　100.23±2.59*　158.13±11.39*　70.34±1.34*　18.74±2.03*　126.45±11.53＊＊

2.2氧化苦參堿對缺血缺氧致兔左心室流出道慢反應自律細胞動作電位的影響缺血缺氧20 min組與對照組相比，RPF明顯高于對照組(P<0.01)，觀察到明顯變化后給予氧化苦參堿(80 μmol/L)灌流，結果與缺血缺氧灌流液20 min組相比，APD50加快(＜0.05)、APD80加快(P<0.05)、APA降低(P 0.05)、Vmax減慢(P<0.05)、RPF明顯減慢(P 0.01)。見表2。

表2　氧化苦參堿對缺血缺氧致兔左心室流出道慢反應自律細胞動作電位的影響　n=8，±s

表2　氧化苦參堿對缺血缺氧致兔左心室流出道慢反應自律細胞動作電位的影響　n=8，±s

注:與對照組比較，*P＜0.05，#P＜0.01;與缺血缺氧血癥組比較，△P＜0.05，☆P＜0.01

組別　APD50(ms)　APD80(ms)　APA(mV)　Vmax(V/S)　RPF(bmp)對照組　151.32±2.56　212.47±9.55　48.35±2.14　9.46±1.42　86.32±8.49缺血缺氧20 min組　100.23±2.59*　158.13±11.39*　70.34±1.34*　18.74±2.03*　126.45±11.53#缺血缺氧20 min+氧化苦參堿組　155.63±2.24△　201.57±10.15△　48.34±1.81△　9.35±1.25△　89.61±10.11☆

3　討論

在臨床觀察中發現，缺血缺氧導致的心律失常屢見不鮮，是特發性心律失常的常見原因之一。我們前期實驗結果發現豚鼠、家兔、大鼠左心室流出道靠近主動脈根部存在慢反應自律細胞，發現此特定部位形態組織學、跨膜電位變化以及4相、0相的跨膜電位離子流基礎與竇房結的P細胞相似［3］。近年發現，一些心律失常的發生與心室流出道的結構、功能異常有關，動物實驗室研究和臨床實踐觀察發現中藥氧化苦參堿在治療心律失常方面具有明顯的作用，可以降低異位節律的發生率［4］。氧化苦參堿對缺血缺氧導致的左心室流出道自發慢反應電位異常的影響筆者尚未見報道。本實驗研究發現，在缺血缺氧實驗條件下左心室流出道慢反應自律細胞跨膜電位APD50、APD80均明顯縮短(P<0.05) ; APA升高(P<0.05) ; Vmax、RPF顯著變慢(P<0.01)，并出現心律失常;在缺血缺氧組中加入氧化苦參堿(80 μmol/L)可明顯延長APD50、APD80 (P<0.05) ;并使APA縮短(P<0.05) ; RPF顯著變慢(P<0.01)，穩定0.5 h后，RPF逐漸回歸正常。我們早期研究證實左心室流出道離子流表現: 0相主要為Ca2+內流的去極離子流，及少量Na+流，復極過程跨膜電位主要為持續外流的K+離子; 4相自動去極化主要為進行性衰減K+外流，及ICa-T和ICa-L的參與，主要以ICa-L的參與為主［3］;研究表明，在起搏電流中，If電流起主要作用［5］。實驗室研究發現，心臟細胞的缺血伴隨著細胞外液H+的不斷內流，缺血的同時心肌細胞能量供應不足Na+-K+-ATP酶的活性降低，Na+在心肌細胞內蓄積，同時激活了Na+-Ca2+逆向交換體，使得Ca2+在此條件下進一步內流，導致了心肌細胞的凋亡和心律失常的發生，缺氧加劇了心肌細胞凋亡的進程。同時實驗室研究發現鉀離子細胞內外的正常流動是影響心肌細胞的正常功能的重要原因，缺血缺氧可以使外向鉀離子電流通道對K+的通透性減弱阻滯了Ik通道，導致復極時自律細胞凈外向鉀離子電流進一步減弱，細胞跨膜動作電位達到最大復極后，細胞內K+外流才逐漸恢復但比正常緩慢，而此時Na+內流相對加速［6］。本實驗研究結果顯示，缺血缺氧使得慢反應自律細胞跨膜電位的自動去極化表現明顯降低且自律性明顯減弱，故推測這可能與缺血缺氧影響Ikr離子通道有關K+的通透性下降使得Ca2+內流的抑制作用減弱，Ca2+內流加速，導致心肌有效不應期縮短，表現出陣發性心動過緩。左心室流出道自律細胞跨膜電位形態具有電生理多樣性和異質性，心肌細胞電生理異質性受多種病理生理因素如電解質代謝平衡紊亂、酸中毒、缺血缺氧以及藥物等因素的影響，容易出現傳導異常和折返，尤其是折返性期前收縮和心動過速等心律失常［7，8］。缺血缺氧所引發的心肌細胞低血鉀，使折返性心律失常的值閾降低，同時低血鉀致心肌細胞膜過度極化、復極不同步，也可促成折返性心律失常［9，10］。氧化苦參堿實驗性拮抗了缺血缺氧致左心室流出道慢反應自律細胞異常電生理作用。故推測氧化苦參堿是通過增加左心室流出道慢反應自律細胞鈉離子通道的打開，增加了細胞除極化過程中的Na+內向流東，抑制K+外向流東，加快0期細胞動作電位最大上升速率，使得4期自律細胞自動去極化速率增加，自發放電頻率升高，來表現出其抗心律失常作用的。本實驗利用常規標準玻璃微電極細胞內記錄技術研究了在缺血缺氧條件下氧化苦參堿對左心室流出道細胞跨膜電位的影響，通過本實驗提示氧化苦參堿對治療缺血缺氧導致的左心室流出道慢反應自律細胞異常電生理所致的心律失常有一定的療效。同時本實驗為氧化苦參堿臨床心律失常用藥及其藥理學研究打下基礎，對進一步利用祖國傳統中藥優勢，治療心臟疾病意義深遠。

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Study on the protective effects and action mechanism of oxymatrine on hypoxia and ischemia-induced arrhythmia in rabbit left ventricular outflow tract cells

LIU Yanming，WANG Xuefang.
Department of Cardiology，No.251 Hospital of PLA，Hebei，Zhangjiakou 075000，China

【Abstract】ObjectiveTo investigate the protective effects of oxymatrine on hypoxia and ischemia-induced electrophysiological abnormality of left ventricular outflow tract cells of rabbits，and to explore the action mechanism of oxymatrine in anti-arrhythmia.MethodsThe action potentials were recorded by conventional intracellular microelectrode technique and the amplitude of action potential (APA) and maximal rate of depolarization (Vmax)，the 50%，80% of duration of action potential (APD50 and APD80) and the rate of pacemaker firing (RPF) in rabbit left ventricular outflow tract pacemaker cells in normal control group，hypoxia and ischemia group，hypoxia and ischemia+oxymatrine group were observed.Results As compared with those in normal control group，the action potentials of APD50，APD80 of left ventricular outflow tract pacemaker cells in hypoxia and ischemia group were significantly decreased (P<0.05)，however，APA was obviously increased (P<0.05) ; Vmax and RPF were significantly decreased (P<0.01)，furthermore，there existed arrhythmia.The addition of oxymatrine (80μmol/L) in hypoxia and ischemia group could significantly prolong APD50，APD80 (P<0.05) ; APA was decreased (P<0.05) ; Vmax and RPF were significantly increased (P<0.01).Twenty minutes after reperfusion，RPF recovered to normal levels.ConclusionThe automaticity of left ventricular outflow tract pacemaker cells can be obviously influenced by hypoxia and ischemia，complicated by arrhythmia，however，oxymatrine can counteract the effects，and can decrease the electrophysiological abnormality induced by hypoxia and ischemia，which suggests that oxymatrine has obvious protective effects on hypoxia and ischemia-induced electrophysiological abnormality of left ventricular outflow tract cells of rabbits，and has obvious anti-arrhythmia effects.

【Key words】oxymatrine; left ventricular outflow tract; hypoxia and ischemia; arrhythmia

(收稿日期:2015－01－11

通訊作者:王雪芳，075000河北省張家口市，河北北方學院;

doi:10.3969/j.issn.1002－7386.2015.09.007

【文章編號】1002－7386(2015) 09－1308－03

【文獻標識碼】A

【中圖分類號】R 541.7