利多卡因对低氧、酸中毒及肾上腺素条件下豚鼠左心室流出道心肌组织电活动的影响*

赵兰平， 王雪芳， 杜会博， 薛淑芳， 陈彦静

心室流出道一向仅被认为是血液的输出路径，因而对它的生理特性一直未予重视。哺乳类的心室流出道在发生上系由动脉球演化而来，在人胚早期仍有动脉球(心球，bulbus cordis)阶段。在鱼及两栖类的心脏上，动脉球是位于心室之后的一个独立功能单位，它的兴奋和收缩发生在心室之后。在心电图上，其除极波和复极波分别出现在心室的 QRS波和T波之后，是一组独立的波形，分别被称为QRSb(bulbar QRS)和Tb(bulbar T)波。课题组前期的研究工作中，首先在豚鼠，接着在大鼠和兔的左心室流出道主动脉前庭的特定部位，首次发现存在慢反应自律细胞。在去除大部心室肌、消除心室节律的影响后，该部位仍能带领周围的前庭组织产生自发的节律性兴奋，其自律细胞0期、4期去极离子流与窦房结起搏细胞有基本相似的特性［1］，而且其电活动可能同样受自主神经的调控［2］。起源于心室流出道的特发性室性心动过速可发生于各个年龄阶段，为进一步探讨心室流出道的电活动与心律失常的关系，本实验采用标准玻璃微电极细胞内电位记录技术，观测了利多卡因对豚鼠左心室流出道心肌组织电活动的影响及其对低O2、酸中毒及肾上腺素(epinephrine，EPI)条件下该部位电生理特性改变的影响，以期望为进一步阐明心室流出道的电活动提供直接的实验依据。

材料和方法

1 标本制备

健康豚鼠(250～350 g)，击昏后迅速开胸取出心脏，并用O2饱和的改良Locke液(mmol/L:NaCl 157，KCl 5.6，CaCl22.1，NaHCO31.8，葡萄糖 5.6，pH 7.3～7.4)经冠脉进行灌注冲洗后，从主动脉瓣的左瓣与后瓣间向下剪开心室，保留各瓣膜完整，并以此为宽度，向下切取约4 mm的前庭组织制成标本。制好的标本用不锈钢针固定于灌流槽(1.5 cm×2 cm)内的硅橡胶上。用O2饱和的改良Locke液进行恒温(35℃ ±1℃)、恒速(10 mL/min)灌流，标本在灌流液中稳定30 min后开始实验。

2 电位引导

玻璃微电极充以饱和KCl电极液后直流电阻为10～20 ΜΩ。如能直接记录到自发电位，则不再进行刺激，若记录不到，则将刺激电极置于标本远离瓣膜一端的心肌组织上，给予波宽2 ms、1 Hz、2倍阈强度的方波刺激，刺激时间由数秒至数分钟不等，直至诱发出稳定的自发节律，即停止电刺激开始实验。引导出的自发慢反应电位，经SWF-1B高阻抗微电极放大器放大，一路输入监听器监听，另一路采用RM6280多道生理信号采集处理系统，自动显示电信号，并分析自发慢反应电位的各项参数指标。

3 观测指标

4相自动除极速度(velocity of diastolic depolarization，VDD)、自发放电频率(rate of pacemaker firing，RPF)、最大舒张电位(maximal diastolic potential，MDP)、0相最大除极速度(maximal rate of depolarization，Vmax)、动作电位幅度(amplitude of action potential，APA)、复极50%和80%时间(50%and 80%of duration of action potential，APD50and APD80)。

4 实验过程和分组

待自发节律稳定10 min后，开始采集一组正常的自发慢反应电位做对照，然后改用含有一定浓度的药液灌流(为保证药效，各种药液均在实验前1 h内配制。)。实时记录并分析自发慢反应电位的变化。实验分组如下:(1)0.1 μmol/L、1 μmol/L 和 10 μmol/L利多卡因对豚鼠左心室流出道自发慢反应电位的影响(n=9);(2)1 μmol/L利多卡因对低O2电生理效应的影响(n=9);(3)1 μmol/L利多卡因对酸中毒电生理效应的影响(n=9);(4)1 μmol/L利多卡因对10 μmol/L EPI电生理效应的影响(n=9)。

5 统计学处理

数据以均数±标准差(mean±SD)表示，给药前后各项指标采用配对样本t检验，多组间比较用单因素方差分析(One-way ANOVA)，应用 SPSS 15.0统计软件对数据进行处理。

结 果

1 利多卡因对豚鼠左心室流出道自发慢反应电位的影响

0.1 μmol/L利多卡因灌流豚鼠左心室流出道标本10 min，APD50显著缩短，VDD和RPF明显减慢，和正常对照组相比有显著差异(P＜0.05)，其它指标无明显改变，见图1和表1。

1 μmol/L利多卡因灌流10 min，和正常对照组相比，MDP绝对值明显减小(P＜0.05)，APD50和APD803 min时开始缩短，5 min时明显缩短(APD50，P＜0.01;APD80，P＜0.05)，VDD 和 RPF在给药 1 min时开始减慢，3 min时明显减慢(P＜0.05)，并在整个灌流过程中维持相对稳定;与0.1 μmol/L利多卡因灌流组相比，各项指标之间无显著性差异，见图1和表1。

10 μmol/L利多卡因灌流10 min，和正常对照组相比，MDP绝对值和APA明显减小(P＜0.05)，Vmax明显减慢(P＜0.05)，APD50(P＜0.01)和 APD80(P＜0.05)明显缩短，VDD(P＜0.05)和 RPF(P＜0.01)进一步减慢;与0.1 μmol/L利多卡因灌流组相比，RPF、MDP绝对值和Vmax显著减小(P＜0.05);与1 μmol/L利多卡因灌流组相比，Vmax显著减慢(P＜0.05)。10 μmol/L利多卡因灌流过程中，节律较规整。冲洗10 min，自发节律恢复至给药前水平，见图1和表1。

Figure 1.Effects of lidocaine on the spontaneous action potentials of guinea-pig left ventricular outflow tract.图1 利多卡因对豚鼠左心室流出道自发慢反应电位的影响

表1 利多卡因对豚鼠左心室流出道自发慢反应电位的影响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利多卡因对低O2电生理效应的影响

用无糖低O2液灌流15 min，MDP绝对值和APA明显减小(P＜0.05)，Vmax显著减慢(P＜0.05)，APD50显著缩短(P＜0.05)，APD80有缩短趋势，但无显著差异，VDD和RPF在无糖低O2液灌流1 min时开始有所加快，出现一过性节律增快现象，但随着灌流时间延长，VDD和RPF逐渐减慢，15 min时明显减慢，和正常对照组相比，显著差异(P＜0.05)。在此基础上改用1 μmol/L利多卡因+无糖低O2液灌流10 min，和无糖低O2组相比，MDP绝对值增大(P＜0.01)，APA 进一步降低(P ＜0.05)，Vmax进一步减慢(P＜0.05)，APD50和 APD80无明显改变，VDD 和RPF进一步减慢，和无糖低O2液灌流组相比，显著差异(P＜0.05)。而且在1 μmol/L利多卡因+无糖低O2液灌流过程中，自发节律较稳定，见图2和表2。

3 1 μmol/L利多卡因对酸中毒电生理效应的影响

配制O2饱和的改良Locke液，调节pH为6.8，造成酸中毒的灌流液，此值是在心肌缺血、梗死的局部内环境中常见的。在10 min的灌流过程中，和对照组相比，MDP绝对值增大(P＜0.05)，APA明显减小(P ＜0.05)，Vmax减慢(P ＜0.05)，APD50和 APD80在灌流3 min时开始缩短，5 min时明显缩短(P＜0.05)，VDD和RPF在灌流10 min时明显减慢，和正常对照组相比，显著差异(P＜0.05)。在此基础上，改用pH 6.8 1 μmol/L 利多卡因灌流10 min，MDP 绝对值进一步增大，Vmax进一步减慢，和pH 6.8灌流组相比，显著差异(P＜0.05)，APD50和APD80明显延长(P＜0.05)，VDD和RPF在灌流3 min时进一步减慢，10 min时明显减慢，和pH 6.8灌流组相比，显著差异(P＜0.05)，见图2和表2。

4 1 μmol/L 利多卡因对10 μmol/L EPI电生理效应的影响

用 10 μmol/L EPI灌流 10 min，MDP 绝对值(P＜0.01)和APA(P＜0.05)明显增大，Vmax加快(P ＜0.01)，APD50和 APD80明显缩短(P ＜0.05)，VDD 和RPF在给药30 s即开始增快，3 min时明显增快(VDD，P＜0.01;RPF，P ＜0.05)，并维持在此水平。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 绝对值和APA在灌流5 min时开始降低，10 min时明显降低，和10 μmol/L EPI灌流组相比，显著差异(P＜0.05)，APD50和 APD80明显延长(P ＜0.05)，VDD 和RPF 3 min时开始减慢，10 min时明显减慢，和10 μmol/L EPI灌流组相比，显著差异(VDD，P＜0.05;RPF，P ＜0.01)，见图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.图2 利多卡因对低氧、酸中毒及EPI所致豚鼠左心室流出道自发慢反应电位改变的影响

表2 利多卡因对低氧、酸中毒及EPI所致豚鼠左心室流出道自发慢反应电位改变的影响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)

讨 论

特发性室性心律失常(idiopathic ventricular tachycardia，IVT)临床上较为常见，其中起源于右心室流出道的IVT约占所有IVT的80%，其产生机制折返、异常自律性增高和触发激动均有可能。本室以前的工作在国内外首次证明［1-2］，在豚鼠、家兔、大鼠等左心室流出道部位仍存在慢反应自律细胞，且具有与窦房结起搏细胞相似的特征和离子流基础，即0期主要离子流为ICa-L，3期主要离子流为IK，4期自动去极中，除IK的进行性衰减外，还有ICa-L、ICa-T和If的参与。而且其电活动可能受自主神经的调控，其中主要受心交感神经及体液中儿茶酚胺(catecholamine，CA)的调节。说明心室流出道部位可能作为心脏的另一潜在起搏点，在自主神经功能紊乱或CA分泌异常时自律性改变而参与IVT的发生和发展。

利多卡因属Ⅰb类抗心律失常药，轻度阻滞Na+通道，属膜稳定剂，是目前防治急性心肌梗死及各种心脏病并发室速的常用药物。研究表明利多卡因温心停搏液可明显抑制ICa-L峰值的幅值［3］，大剂量时可抑制海马神经元L-型钙通道［4］，但利多卡因对心肌ICa-L的直接影响未见相关报道，本实验中利多卡因导致的APA减小和Vmax减慢可能与ICa-L的抑制有关。心室流出道自律细胞4期自动除极可能有If参与，利多卡因可轻度抑制If，并可促进3相K+外流，故可使自律性降低。利多卡因可抑制K+通道抑制剂所导致的APD延长［5］，故可通过增强延迟整流钾电流(IKr)而导致APD缩短，本实验中以APD50缩短较明显。利多卡因对心室流出道自律细胞的电生理效应是剂量依赖性的、可逆的，正常灌流液冲洗10 min RPF可恢复正常，而胺碘酮的作用较持久，正常灌流液冲洗很难恢复到正常水平［6］，提示短期治疗室性心律失常可优先选择利多卡因，长期用药维持则可选用胺碘酮。

心肌缺氧时，ATP敏感性钾通道(KATP)激活，使复极化K+外流增加［7］，实验表明模拟缺血缺氧状态可导致APD缩短［8］，同时抑制电压依赖性钙通道，Ca2+内流减少。全细胞膜片钳技术的研究证实缺氧预适应(HP)时If密度值明显减小［9］。近年来的研究表明，缺氧可使快速起搏的心室肌细胞更容易发生钙瞬变交替，即降低了快速起搏的刺激阈值，是恶性心律失常的重要预测指标［10］。乳酸酸中毒可抑制慢钙电流，故可减慢窦房结优势起搏细胞的4相自动去极速度，正常生理状态下起作用的IK受抑制，而导致 KATP开放［11］，自发慢反应电位复极化时间缩短。EPI可作用于心肌细胞的β1-AR，通过激活G蛋白-AC-cAMP途径增加ICa-L和If而导致自发节律加快。采用EPI复制家兔快速性心律失常模型也可以引起KATP激活［12］。利多卡因可明显降低EPI导致的自律性升高，无糖低O2和pH 6.8的灌流液灌流时，利多卡因可使其自律性进一步降低，说明利多卡因对源于心室流出道的快速性室性心律失常有一定的干预作用。

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