美托洛尔对心肌梗死后大鼠心肌钾通道Kv2.1表达的影响

刘晓飞，曾秋棠，叶顺传，王 勇

（1.中日友好医院 心内科，北京 100029；2.华中科技大学附属协和医院 心内科，湖北武汉 430022；3.武汉市第四医院 心内科，湖北武汉 430030）

美托洛尔对心肌梗死后大鼠心肌钾通道Kv2.1表达的影响

刘晓飞1，曾秋棠2，叶顺传3，王 勇1

（1.中日友好医院 心内科，北京 100029；2.华中科技大学附属协和医院 心内科，湖北武汉 430022；3.武汉市第四医院 心内科，湖北武汉 430030）

目的：探讨美托洛尔对心肌梗死后大鼠心肌钾通道Kv2.1表达的影响。方法：通过结扎大鼠左前降支近端建立心肌梗死（MI）大鼠模型，手术后存活大鼠随机分入MI组（7d组，30d组）和美托洛尔组（7d组，30d组；美托洛尔8mg/kg/d，2次/d），同时设立相应假手术组。应用半定量RT-PCR方法检测左室心肌（心肌梗死者取非梗死区左室心肌）钾通道Kv2.1 mRNA。结果：7d时，与假手术组比较，MI组和美托洛尔组Kv2.1表达量均显著下降（P＜0.05；P＜0.01）；与 MI组比较，美托洛尔组 Kv2.1 的表达量显著降低（P＜0.01）。 30d 时，与假手术组比较，MI组和美托洛尔组 Kv2.1 均显著下降（P＜0.01，P＜0.05）；与 MI组比较，美托洛尔组 Kv2.1 显著增高（P＜0.05）。MI组：与 7d时比较，30d时 Kv2.1显著下降（P＜0.05）。 美托洛尔组：30d比 7d时 Kv2.1显著升高（P＜0.05）。 结论：美托洛尔对心肌梗死后钾通道Kv2.1的表达存在双相性影响，但早期下调的意义有待阐明。

钾通道；心肌梗死；Kv2.1；美托洛尔

Author’s addressDepartment of Cardiology，China-Japan Friendship Hospital，Beijing 100029，China

肾上腺素信号通路在调控心脏功能方面起着基础性作用。钾离子通道在调控心肌细胞电生理稳定方面起着十分重要的作用。钾通道基因Kv2.1是延迟整流钾电流缓慢激活成分（Iks）的主要形成者[1]。但目前关于β-阻滞剂对心肌梗死后钾通道Kv2.1变化的影响还未见报道。本实验通过建立心肌梗死模型，来初步探讨美托洛尔对钾通道Kv2.1的影响。

1 材料和方法

1.1 实验动物模型的建立

选用年龄、体重相近的成年Sprague-Dawley（SD）雌性大鼠（200～250g）（均购自华中科技大学同济医学院实验动物中心，清洁级）。左侧开胸术，打开心包，用5～0丝线在左心耳下1～2mm处结扎左前降支近端。成功阻断通过立即发生的心电图ST段抬高确定。假手术组也重复上述步骤，唯一区别是不结扎冠脉。取结扎后存活大鼠，随机分成MI组（7d组 10只，30d组 11只）、美托洛尔组（7d组10只，30d组10只）。假手术组 （7d组10只，30d组11只）。所有大鼠均接受相同的饲养条件。

1.2 方法

1.2.1 给药方法

美托洛尔组大鼠于术后4～12h给予美托洛尔 [阿斯利康 （江苏）制药有限公司，批号：200209001]8mg/kg/d灌胃至术后相应时间。MI组和假手术组大鼠于术后4～12h给予生理盐水（4ml/d）灌胃至术后相应时间。

1.2.2 心肌组织标本的留取

于术后相应时间在20%乌拉坦麻醉下，迅速取出心脏，置于4oC预冷的生理盐水漂洗除去血液。小心去除右心室和心耳，留取左心室肌（MI大鼠取非梗死区心肌），剪碎后放入液氮中保存。

1.2.3 心肌总RNA的提取和Kv2.1mRNA检测

取50～100mg大鼠心肌，应用Trizol匀浆、提取组织总RNA，紫外光检测吸光度，A260/A280为1.95～2.10。应用RT-PCR法（通用RT-PCR试剂盒，购自大连宝生物工程有限公司）检测mRNA的表达，94℃预变性 5min，PCR扩增 30个循环（94℃变性 1min， 退火 1min，72℃延伸 1min） 后，72℃再延伸 10min，然后 4℃5min。Kv2.1引物（364bp）：5＇-GCTCTGGTTTCTTCGTGGAG-3＇/5＇-CACGCTGTAGAGCAGCTGAC-3＇（退 火 温 度61℃）；β-actin 引物 （619bp）：5＇-TGGCCTCACTGTCCACCTTC-3＇/5＇-CGAATGGCTGACCATTCAGA-3＇（退火温度64℃）。1.5%琼脂糖电泳分析PCR产物，于紫外光下应用DNA凝胶成像系统观察、记录结果，用光密度扫描计算Kv2.1／βactin。

1.3 统计学处理

采用SPSS11.0统计学软件，计量资料采用方差分析、t检验，两两比较应用Student-Newman-Keuls检验。

2 结果

2.1 大鼠心肌Kv2.1mRNA表达的变化

表1示，7d组：与假手术组比较，MI组和美托洛尔组Kv2.1mRNA量均显著下降；美托洛尔组与MI组比较，Kv2.1显著降低。30d组：与假手术组比较，MI组和美托洛尔组Kv2.1mRNA的量均显著下降。与MI组比较，美托洛尔组Kv2.1mRNA量显著增高。手术组：30d组与7d组比较，Kv2.1mRNA的量显著下降。美托洛尔组：30d组与7d组比较，Kv2.1mRNA的量显著升高。

表1各组大鼠心肌Kv2.1 mRNA表达的变化（%，x¯±s）

2.2 大鼠心肌Kv2.1、β-actin扩增电泳（图1）

3 讨论

钾离子通道在调控心肌细胞电生理功能中起着非常重要的作用。钾通道Kv2.1属于钾通道Shab家族，是由2个α亚单位和2个β亚单位形成的四聚体，在心肌细胞复极期起重要作用，研究表明Kv2.1是负载延迟整流钾电流缓慢激活成分Iks的主要钾通道基因[1]。本研究显示心肌梗死后Kv2.1的表达下调，并且心肌梗死后30d较7d时Kv2.1显著下降，提示Kv2.1下调可能是引起心肌梗死后电生理不稳定的主要分子机制之一。

肾上腺素信号在调控心脏功能方面起着基础性作用。在心脏儿茶酚胺对β－肾上腺素能受体刺激被认为是对应激发生反应时增强心脏功能的最强有力的调控机制，这是通过激活经典的由G蛋白Gs，腺苷酸环化酶，cAMP和蛋白激酶A（PKA）组成的刺激通路实现的[2，3]。Harmati G等[4]研究显示β1受体激动剂异丙肾上腺素刺激可以使犬心室肌细胞Iks明显增高，并能被PKA特异阻滞剂降低，因此，肾上腺素信号系统可能通过影响β受体/cAMP/PKA来调控钾通道Kv2.1的表达。

尽管β阻滞剂已常规应用于心衰、心肌梗死的治疗，但是其长期应用如何改善心脏功能、减缓重塑过程和降低死亡的机制并不完全清楚，可能包括改善交感神经重塑和电重塑[5]、抑制Na+/Ca2+交换子 （NCX）过度激活和正常化雷诺亭受体对Ca2+的敏感性[6]、对中枢神经系统β肾上腺能受体的部分阻滞[7]。本研究发现与心梗组相比，美托洛尔组7d时Kv2.1显著降低，而30d时Kv2.1增高，可能为美托洛尔在心梗后不同时期对心肌β1受体阻滞作用和交感重塑及电重塑的影响不同有关。心梗时交感-肾上腺素信号系统激活对实验条件下心肌β1受体的刺激作用可能强于慢性心衰等情况下，因此在缺血诱导的Kv2.1下调时心肌β1受体的刺激作用可起部分代偿作用，美托洛尔应用可能部分削弱了这种代偿作用，因此在7d时美托洛尔组Kv2.1表达反而更低；随着心梗时间的延长，心肌 β1受体密度及敏感性降低[3，8，9]和交感神经重塑及电重塑加重[5，10]，所以本研究心梗组Kv2.1表达呈时间依赖性下调，而β1受体阻滞剂美托洛尔治疗可部分逆转心肌β1受体密度及敏感性降低[3，9]和交感神经重塑及电重塑[5，10]，此可能为美托洛尔组30d时钾通道Kv2.1表达较心梗组增高的原因。但因为美托洛尔阻滞交感神经重塑及电重塑和逆转心肌β1受体密度及敏感性降低是缓慢的过程[3，5，9，10]，故美托洛尔逆转钾通道Kv2.1表达的下调比较缓慢，美托洛尔组30d时钾通道Kv2.1表达与心梗组7d时相近。

总之，美托洛尔对心肌梗死后钾通道Kv2.1表达产生双相性影响，长期美托洛尔治疗可以阻止心肌梗死后钾通道Kv2.1表达的下调，这一作用是一个缓慢的过程。尽管如此，我们认为有必要与程序电刺激等电生理研究相结合，同时应用Kv2.1钾通道的基因敲除动物，并与β－肾上腺素能受体检测相结合，通过多时间点研究来充分阐明美托洛尔长期应用的价值和其发挥作用的可能机制。

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Effects of metoprolol on expression of potassium channels Kv2.1 in post-MI rat hearts

LIU Xiao-fei，ZENG Qiu-tang，YE Shun-chuan，et al//Journal of China-Japan Friendship Hospital，2012 Feb，26（1）：18－20

Objective：To explore the effects of metoprolol on expression of Kv2.1α-subunit of non-infarcted myocardiums in left ventricular in post-myocardial infarction（post-MI） rats.Methods：Using a rat model of MI，induced by the left anterior descending coronary artery （LAD） ligation in female Sprague-Dawley rats（n=62）.The living rats were randomly divided into post-MI group or metoprolol group （metoprolol 8mg/kg/d）and observed on the 7th and 30th day.Accordingly，the sham-operation group （sham-group）was established.Using semi-quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction （RT-PCR），we measured Kv2.1 mRNA in each group.Results：On the 7th day，Kv2.1 mRNA in the post-MI group and the metoprolol group remarkably decreases compared to the sham-group（P＜0.05，P＜0.01）.Kv2.1 markedly decreased in the metoprolol group （P＜0.01）compared to post-MI group.On the 30th day，compared to the sham-group，Kv2.1 mRNA in the post-MI group and metoprolol group prominently reduced （P＜0.01，P＜0.05）.Compared to post-MI group，Kv2.1 markedly increased in the metoprolol group （P＜0.05）.Kv2.1 mRNA of the post-MI group on the 30th day remarkably reduced （P＜0.05）comparing to the 7th day.Kv2.1 mRNA of metoprolol group on the 30th day remarkably increased （P＜0.05） comparing to the 7th day.Conclusion：Metoprolol causes a biphasic effect on expression of Kv2.1 mRNA in post-MI rat heart，which is the early decrement and the late increment caused by metoprolol.

potassium channels；myocardial infarction；Kv2.1；metoprolol

R972；R331.3+8

A

1001-0025（2012）01-0018-03

10.3969/j.issn.1001-0025.2012.01.006

刘晓飞（1971-），男，主治医师，医学博士。

2011－10－08

2012－01－05