苦参碱对低钾致兔左心室流出道细胞电生理异常保护作用及其机制

王雪芳，刘艳明，吕英雷

（1．河北北方学院基础医学院生理教研室，河北 张家口075000；2．中国人民解放军第251医院心内二科，河北 张家口075000；3．河北北方学院临床医学2010级4班，河北 张家口075000）

低钾血症是引起各种心律失常的常见原因．中药苦参是豆科槐属植物苦参的干燥根，《本草经百种录》称 “此以味治也，苦入心，寒除火，故苦参专治心经之火”．苦参碱是苦参的主要有效成分．目前，苦参碱临床上常用于治疗多种原因所导致的心律失常，其对多种因素诱发的心律失常具有一定的保护作用［1－2］．血钾异常是引起心肌细胞功能异常从而导致一些特发性心律失常产生的原因之一，由低血钾导致的左心室流出道慢反应自律细胞功能异常从而诱发心律失常产生的作用机制尚不明了．本实验应用常规玻璃微电极细胞内记录技术，观察苦参碱对低钾致兔左心室流出道细胞电生理异常保护作用并探讨其机制．通过本研究期望对源于心室流出道的特发性心律失常提供苦参碱参与心律失常后临床康复的实验数据．

1 材料和方法

1．1 标本制备

选用2．5～3．5 kg家兔，雌雄不拘．击颅致昏后迅速开胸取出心脏，冲洗．置于36±0．5℃的O2饱和的改良 K－H 液 （NaCl 0．118 mol／L，KCl 0．47×10－2mol／L，CaCl20．25×10－2mol／L，MgCl20．12×10－2mol／L，Na HCO30．18×10－2mol／L，KH2PO40．12×10－2mol／L，葡萄糖0．8×10－2mol／L，p H7．4）中当天使用．剪去左右心耳，从主动脉进剪，沿右心室外侧缘剪开，暴露左心室，保留左心室流出道组织周围2 cm2，其余剪除．制好的标本以不锈钢针固定于灌流槽内的硅胶上，恒速灌流，流速为10 m L／min，在灌流液中持续充以O2．标本在灌流液中稳定30 min后开始实验．

1．2 观测指标

动作电位0相幅值 （APA），50%复极化时间 （D50），90%复极化时间 （D90），4相自动去极速度（Vmax），自发放电频率 （RPF）．

1．3 实验过程和分组

玻璃微电极充以3 mol／L KCL电极液后直流电阻为10～20Ω．使用刺激器引导出细胞动作电位，使微电极稳定于左心室流出道同一细胞内，记录其动作电位图形．如能记录到自发电位，则不再进行电刺激；若记录不到自发电活动，则将刺激电极置于远离瓣膜一端的心肌组织上，给以波宽两倍于阈强度方波刺激，刺激时间由数秒至数分不等，直至诱发出稳定的自发节律，停止电刺激，自发节律稳定后开始实验．分组：低钾血症组，加入低钾灌流液 （NaCl 0．118 mol／L，KCl 0．22×10－2mol／L，CaCl20．25×10－2mol／L，MgCl20．12×10－2mol／L，Na HCO30．18×10－2mol／L，KH2PO40．12×10－2mol／L葡萄糖0．8×10－2mol／L，p H 7．4）灌流；低钾血症＋苦参碱组，在低钾灌流液50 m L中加入苦参碱5 m L （50μmol／L），观察并记录各项参数．

1．4 统计学处理

2 结 果

表1 低钾对兔左心室流出道慢反应自律细胞动作电位的影响 ±s，n＝12）

表1 低钾对兔左心室流出道慢反应自律细胞动作电位的影响 ±s，n＝12）

注：与对照组比＊P＜0．05，＊＊P＜0．01．

组别 APA （m V） Vmax （V／S） APD50 （ms） APD90 （ms） RPF （bmp）对照组低钾血症组 （5 min）低钾血症组 （10 min）低钾血症组 （20 min）52．36±1．15 64．43±2．64＊71．21±2．21＊82．34±1．21＊＊9．76±1．45 10．46±2．12 14．13±1．12＊19．74±2．12＊＊161．35±3．23 132．23±2．21 114．33±2．45 99．23±3．34＊201．66±12．56 196．29±12．63 184．25±11．55 167．16±10．34＊96．32±9．45 96．61±10．78 114．35±12．11＊138．45±9．56＊＊

表2 苦参碱对低钾致兔左心室流出道慢反应自律细胞动作电位的影响 ±s，n＝12）

表2 苦参碱对低钾致兔左心室流出道慢反应自律细胞动作电位的影响 ±s，n＝12）

注：与对照组相比＊P＜0．05，＊＊P＜0．01，与低钾血症组相比ΔP＜0．05，ΔΔP＜0．01．

组别 APA （m V） Vmax （V／S） APD50 （ms） APD90 （ms） RPF （bmp）对照组低钾血症组 （20 min）低钾血症＋苦参碱组 （20 min）52．36±1．15 82．34±1．21＊＊54．34±0．89ΔΔ 9．76±1．45 19．74±2．12＊＊9．99±1．45ΔΔ 161．35±3．23 99．23±3．43＊165．67±2．63Δ 201．66±12．56 167．16±10．34＊211．65±12．15Δ 96．32±9．45 138．45±9．56＊＊99．67±3．16ΔΔ

3 讨 论

动物实验和临床观察均证明苦参碱在治疗心律失常方面具有肯定的作用，主要表现为降低心肌细胞的兴奋性，延长有效不应期，降低异位节律的发生率［3］，而有效不应期与钾电流有关．苦参碱对左心室流出道自发慢反应电位的影响国内外尚未见报道．河北北方学院生理教研室前期实验研究发现兔、大鼠、兔左心室流出道的特定部位存在慢反应自律细胞，发现该部位组织学形态、电位特征以及0相和4相的离子流基础与窦房结起搏细胞相似，对左心室流出道慢反应自律细胞离子流的实验分析表明：0相主要去极离子流为Ca2＋内流，还可能有少量Na＋内流参与，复极过程主要由K＋离子外流引起；4相自动除极化主要由K＋外流的进行性衰减形成，还有ICa－L和ICa－T参与，主要是ICa－L离子通道的参与；在起搏电流中，If电流也起一定作用［4］．目前发现，临床上难以治疗的由电解质紊乱 （例如低钾血症、低镁血症等）所引起的室颤、早搏、心动过速等心律失常的发生常与心室流出道的结构、形态和功能异常有关．实验室研究发现钾是影响心肌细胞功能的重要原因，低钾可以使外向钾电流孔道对K＋的通透性下降，阻滞了Ik，引致复极时细胞的净外向电流进一步减少，增强心肌自律细胞的自律性，使心肌兴奋性增高，动作电位达到最大复极后，细胞内K＋外流比正常缓慢，而Na＋内流相对加速［5］．本实验研究发现，低钾使得左心室流出道慢反应自律细胞APA、Vmax、VDD、RPF增高，APD50、APD90缩短．故推测低钾使得慢反应自律细胞的自动去极化加速，自律性增高可能与Ikr离子通道有关；K＋的通透性下降使得Ca2＋内流的抑制作用减弱，Ca2＋内流加速而使复极加速，导致心肌有效不应期缩短，使自动兴奋的频率增高，心率加快．目前，临床发现低血钾引起Q－T延长、T波低平、U波明显，血钾降低导致心肌细胞静息电位增加，动作电位和不应期延长，Q－T间期延长，使折返性心律失常的值阈降低，同时低血钾致心肌细胞膜过度极化、复极不同步，也可促成折返性心律失常［6－7］．另外，河北北方学院生理教研室前期研究发现，左心室流出道组织动作电位形态呈多样性，即具有电生理异质性，心肌细胞电生理异质性受多种病理生理因素如电解质代谢平衡紊乱、酸中毒、缺血缺氧以及药物等因素的影响，容易出现传导异常和折返，尤其是折返性期前收缩和心动过速等心律失常［8］．本研究结果提示苦参碱拮抗了低钾致左心室流出道慢反应自律细胞异常电生理作用，故推测苦参碱是通过抑制左心室流出道慢反应细胞钠通道的开放，阻碍了细胞去极化过程中的Na＋内流，促进K＋外流，减慢0期最大上升速率，使得Vmax减慢，RPF减慢，来实现其抗心律失常作用的．本实验利用常规玻璃微电极细胞内记录技术观察了在低钾条件下苦参碱对左心室流出道自发慢反应电位的影响，通过本实验提示苦参碱对治疗低钾导致的左心室流出道慢反应自律细胞异常电生理所致的心律失常有一定的疗效．

［1］ 韩向东，陈长勋．苦参碱的心血管药理研究进展 ［J］．中药新药与临床药理，2006，17（1）：73－75

［2］ 全红，王建明，程立华．苦参总碱贴片抗心律不齐的实验研究 ［J］．中医药学报，2001，29（5）：46

［3］ 谢华，温洪涛，高远．苦参碱对心肌电生理及机械特性的影响 ［J］．中国药理学通报，2004，20（2）：192－195

［4］ 陈彦静，葛赋贵．兔主动脉前庭组织的自律性研究和形态学观察 ［J］．生理学报，1994，46（5）：458－464

［5］ 张婉，潘振伟，冯铁明，等．苦参碱对缺血性心室肌细胞快速延迟整流钾电流的作用 ［J］．中国药理学通报，2008，24 （3）：322－326

［6］ 华尔铨．钾与室性心律失常 ［J］．国外医学心血管病分册，1991，18（1）：18

［7］ 俞济舟．低血钾症与心血管疾病 ［J］．国外医学心血管病分册，1991，18（3）：148

［8］ 张晓云，陈彦静，葛赋贵，等．兔主动脉前庭自律细胞与窦房结电生理特性的比较分析 ［J］．生理学报，2003，54（4）：405－410