刘九飞 贺成业
心律失常(cardiacarrhythmia)是临床常见病,指心律的起源部位、频率与节律以及传导等的异常[1]。心肌缺血是指心脏的血液灌注量减少,导致供氧减少,能量代谢异常的一种病理状态。中药治疗心律失常和心肌缺血的历史已久,其特点为疗效显著且毒副作用低。安心颗粒是由人参、水蛭、桂枝、茯苓和瓜蒌壳等中药组成的复方中药制剂。经多年研究表明,安心颗粒对心动过速所致心律失常具有显著疗效。本研究制备了多种实验性心肌缺血及心律失常动物模型,评价了安心颗粒抗心肌缺血及心律失常的作用及相关机制,为其临床的进一步应用提供药理学依据。
1.1 仪器 BL-420E+生物信号采集与处理系统(成都泰盟);U3310紫外-可见分光光度计(日本岛津);蠕动泵。
1.2 药物和试剂 安心颗粒由培力(南宁)药业有限公司提供(批号:110301);阳性对照药:步长稳心颗粒(山东步长制药有限公司,批号111002);氯化钙(天津勤达威化工有限公司);氯仿(山东东营隆兴化工有限公司);异丙肾上腺素(ISO)(北京精华耀邦医药科技有限公司);乌头碱(中国药品生物制品检定所);超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒、脂质过氧化产物丙二醛(MDA)试剂盒、乳酸脱氢酶(LDH)试剂盒以及磷酸肌酸激酶(CK)试剂盒(南京建成)。
1.3 动物和分组
1.3.1 实验动物 昆明种小鼠(20±2)g,Wistar大鼠(200±20)g,雌雄各半,均购自山东大学实验动物中心,合格证号:2011-0001。
1.3.2 分组及给药 将小鼠60只,随机分为5组,每组12只:模型组:灌胃等量生理盐水;阳性对照组:灌胃步长稳心颗粒(8 g/kg);高、中和低剂量安心颗粒组:分别灌胃安心颗粒(8 g/kg、4 g/kg、2 g/kg)。各组每 d给药 1次,共 2 w。将Wistar大鼠40只,随机分为5组,每组8只:模型组:灌胃等量生理盐水;阳性药物组:灌胃步长稳心颗粒(6 g/kg);高、中和低剂量安心颗粒组:分别灌胃安心颗粒(6 g/kg、3 g/kg、1 g/kg)。各组每d给药1次,共2 w。
1.4 实验方法
1.4.1 氯仿诱导小鼠室颤实验 于末次给药1 h后,将小鼠放入装有4~5 ml氯仿棉球的500 ml烧杯中并倒置,至小鼠停止呼吸,立刻剖开胸腔,对心脏活动节律行肉眼观察,记录并计算心室纤颤发生率[2]。
1.4.2 氯化钙诱导大鼠心律失常 于末次给药1 h后,将大鼠麻醉(腹腔注射1.5 g/kg的25%乌拉坦)并仰卧固定,记录导联心电图(标准Ⅱ)。10 min后于股静脉推注3.0%氯化钙(140 mg/kg)并记录大鼠心电图变化[3]。
1.4.3 乌头碱诱导大鼠心律失常 于末次给药1 h后,用30%的乌拉坦(1.3 g/kg)将大鼠麻醉并仰卧固定,记录导联心电图(标准Ⅱ)。用蠕动泵将乌头碱3.5 μg/(kg·min)经颈静脉恒速滴注,观察并记录出现室性心动过速(VT)、室性早搏(VE)、心脏停搏(CA)以及心室纤颤(VF)的时间,计算引起 VT、VE、CA 和 VF 所需的乌头碱用量[4]。
1.4.4 异丙肾上腺素诱导小鼠心肌缺血 于第13 d给药后30 min,正常组小鼠皮下注射等量生理盐水,其他组小鼠皮下注射20 mg/kg ISO,连续2 d。各组小鼠于末次给药2 h后采血,3 000 r/min离心20 min,分离血清,按试剂盒说明书操作,测血清中MDA的含量和CK、LDH以及SOD的活性[5]。
2.1 安心对氯仿诱发小鼠心律失常的影响 表1结果表明,模型组小鼠的心室纤颤发生率为100%;阳性对照组为16.67%;高、中、低剂量安心颗粒组分别为25%,41.67%和83.33%,与模型组比较,高、中剂量安心颗粒组小鼠的心室纤颤发生率明显下降(P<0.01,P<0.05)。安心颗粒对氯仿诱导的心室纤颤有明显的抵抗作用。
2.2 安心对氯化钙引起大鼠心律失常的影响 表2结果表明,高、中剂量安心颗粒组均能显著延迟氯化钙诱导的大鼠室性心动过速发生的时间,缩短异常心电图的恢复时间,与模型组比较差异有统计学意义(P<0.01,P<0.05)。安心对氯化钙诱导的大鼠心律失常有明显的改善作用。
2.3 安心对乌头碱引发大鼠心律失常的影响 如表3所示:高、中剂量安心颗粒组能明显推迟大鼠VF、VT、VE、CA的发生时间,提高其对乌头碱的耐受剂量,与模型组比较具有显著性差异(P<0.01,P<0.05)。安心颗粒对乌头碱诱导的大鼠心律失常具有明显保护作用。
2.4 安心对异丙肾上腺素致小鼠心肌缺血的影响 如表4所示:模型组血清的LDH、MDA和CK水平明显高于正常组,而心肌SOD的活性则显著低于正常组,高、中剂量安心颗粒组可显著降低血清CK和LDH水平、降低MDA含量,且可显著增高SOD的活性。
表1 安心颗粒对氯仿致小鼠心律失常的改善作用
表2 安心颗粒对CaCl2致大鼠心律失常的改善作用(±s)
表2 安心颗粒对CaCl2致大鼠心律失常的改善作用(±s)
注:与模型对照组比较(t检验),*P <0.05,**P <0.01
组别 剂量(g/kg) 每组动物数(只)室性心动过速出现时间(秒)恢复时间(秒)存活只数(只)存活率(%)14.00±9.3 271.05±61.9 2 25安心高剂量组 6 8 151.78±31.2** 139.38±64.1** 7 87安心中剂量组 3 8 80.12±27.6* 189.26±69.1* 6 75安心低剂量组 1 8 59.23±21.8 250.96±93.0 4 50步长稳心颗粒组 6 8 145.24±59.0** 143.16±65.2**对照组-8 87 7
表3 安心对乌头碱致大鼠心律失常的保护作用(±s)
表3 安心对乌头碱致大鼠心律失常的保护作用(±s)
注:与模型对照组比较(t检验),*P <0.05,**P <0.01
乌头碱剂量(μg)15.42±2.6 25.78±5.7 29.88±5.5 65.00±7.7安心高剂量组 6 8 29.84±3.7** 43.05±3.3** 45.12±3.2** 113.98±6.8**安心中剂量组 3 8 22.02±2.6* 34.09±7.4* 39.24±8.9* 105.12±25.8*安心低剂量组 1 8 19.37±4.7 31.08±3.3 34.02±4.2 86.92±6.5步长稳心颗粒组 6 8 31.85±4.8** 45.38±5.9** 48.98±5.7** 114.23±21.3 VE VT VF CA模型对照组组别 剂量(g/kg)每组动物(只)-8**
表4 安心对异丙肾上腺素致小鼠心肌缺血的保护作用(±s,n=12)
表4 安心对异丙肾上腺素致小鼠心肌缺血的保护作用(±s,n=12)
注:与模型对照组比较(t检验),*P <0.05,**P <0.01
组别 剂量(g/kg) CK(U/L) LDH(U/L) MDA(nmol/ml) SOD(U/ml)31.23模型对照组 - 1140.19±30.16 1002.98±25.02 14.29±0.35 81.02±33.02安心高剂量组 8 828.38±10.89** 782.88±11.72** 9.79±0.81** 118.05±16.23**安心中剂量组 4 891.77±14.54* 887.23±6.91* 11.07±0.36* 102.02±31.98*安心低剂量组 2 975.26±14.95 974.88±14.89 12.35±0.67 89.28±27.40步长稳心颗粒组 8 816.20±9.31** 756.18±15.09** 9.21±0.44** 115.39±50.88正常对照组 - 668.25±7.32 644.12±5.79 8.91±0.57 140.25±**
心律失常在冠心病、扩张性心肌病等心血管疾病中发病广,是危害较为严重的疾病之一[6]。因此,开发有效且毒副作用小的抗心律失常药物是当今的发展趋势。氯仿诱发的小鼠心室纤颤与植物神经紊乱及递质释放有关[7]。氯化钙诱导的心律失常与肾上腺素能神经和Ca2+对心脏的影响有关。本实验的研究结果表明,安心颗粒可延迟室性心动过速的发生时间,缩短了异常心电图的恢复时间,其作用机制可能与其阻滞Ca2+内流、抑制心脏β受体以及降低传导组织的自律性有关。乌头碱可通过兴奋心肌使心率加快;乌头碱还能激活心肌细胞的钠和钙离子通道,加速钠和钙离子内流,进而加速起搏点自律性造成心律失常。本实验的研究结果表明,高、中剂量安心颗粒组能明显推迟大鼠VF、VT、VE和CA的发生时间,提高其对乌头碱的耐受剂量,其作用机制可能与其抑制心肌细胞钠和/或钙离子内流的作用有关。
经典的实验性心肌缺血制备方法是结扎冠状动脉[9],但此方法技术含量高且不宜进行药物初筛。药物诱导方法中,垂体后叶素诱导心肌缺血是行之有效的方法[10],但该方法的动物个体差异较大且S-T段改变不稳定,多用于离体器官实验。异丙肾上腺素对β受体有较强的兴奋作用,可使心肌收缩力增强,心肌耗氧量增加,心率加快,从而诱导心肌缺血。心肌缺血时心肌细胞及线粒体的结构受损,超氧自由基的生成导致细胞膜损伤[8],其损伤程度可通过 SOD的活性和MDA的含量变化间接评定[11]。本实验结果表明,高、中剂量安心颗粒组可以显著降低血清中CK、LDH、MDA的水平,增高SOD的活性,表明安心颗粒对心肌有保护作用。
本文利用多种动物模型评价安心颗粒的抗心律失常及改善心肌缺血的药理作用及相关机制。研究结果表明,安心颗粒对氯化钙、氯仿和乌头碱引起的心率失常及ISO引起的心肌缺血均有较好的改善作用。
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