氧化苦参碱对缺血缺氧致兔心律失常保护作用及机制研究

刘艳明　王雪芳

作者单位: 075000河北省张家口市，中国人民解放军第251医院心内二科(刘艳明) ;河北北方学院(王雪芳)

氧化苦参碱对缺血缺氧致兔心律失常保护作用及机制研究

刘艳明王雪芳

作者单位: 075000河北省张家口市，中国人民解放军第251医院心内二科(刘艳明) ;河北北方学院(王雪芳)

【摘要】目的探讨氧化苦参碱对缺血缺氧致兔左心室流出道细胞电生理异常保护作用及其抗心律失常机制。方法应用常规玻璃微电极细胞内记录技术，观察正常灌流液、缺血缺氧灌流液和缺血缺氧+氧化苦参碱(80 μmol/L)灌流液对兔左心室流出道慢反应自律细胞最大舒张电位(MDP)，动作电位0相幅值(APA)，50%复极化时间(APD50)，80%复极化时间(APD80)，4相自动去极速度(Vmax)，自发放电频率(RPF)的影响。结果与对照组相比，缺血缺氧组左心室流出道慢反应自律细胞20 min后APD50、APD80均明显缩短(P<0.05) ; APA升高(P<0.05) ; Vmax、RPF显著变慢(P<0.01)，并出现心律失常;在缺血缺氧组中加入氧化苦参碱(80 μmol/L)可明显延长APD50、APD80(P<0.05) ;并使APA缩短(P<0.05) ; Vmax、RPF逐渐变慢(P<0.01)，稳定20 min后，自发放电频率(RPF)逐渐恢复正常。结论兔左心室流出道慢反应自律细胞电活动可明显受到缺血缺氧影响，伴发心律失常，而氧化苦参碱能拮抗其作用，降低诱发所导致的自发放电频率的升高，提示氧化苦参碱对缺血缺氧性左心室流出道慢反应自律细胞具有明显的电生理保护作用，具有显著的抗心律失常作用。

【关键词】氧化苦参碱;左心室流出道;缺血缺氧;心律失常

项目来源:河北省教育厅青年基金资助项目(编号: SQ132004) ;河北北方学院青年基金资助项目(编号: Q2013032)

E-mail: wxfang_2003@163.com

苦参药性在《本草经百种录》中称“此以味治也，苦入心，寒除火，故苦参专治心经之火”。氧化苦参碱是豆科槐属植物苦参干燥根的有效成分之一。祖国几代中医利用其药性将其作为治疗心脏疾病的良药。随着研究的进一步深入，氧化苦参碱临床上现逐步用于预防和治疗心律失常，其对多种诱发因素所导致的心律失常均有一定的临床保护效用［1，2］，其对由缺血缺氧导致的左心室流出道慢反应自律细胞跨膜电位异常，所诱发的一些特发性心律失常产生的作用机制尚不明确。缺血缺氧是引起心肌细胞跨膜电位异常，从而导致一些特发性心律失常产生的原因之一。本实验应用标准玻璃微电极细胞内记录技术，研究氧化苦参碱对缺血缺氧致兔左心室流出道细胞电生理异常保护作用及其机制。通过研究氧化苦参碱对缺血缺氧所导致的源于左心室流出道特发性心律失常的拮抗作用，以探索氧化苦参碱抗心律失常的最佳起效靶点，对研制祖国中药，发掘合理有效的低副作用的抗心律失常中药，具有非常重要的临床意义和实用价值。

1　材料与方法

1.1标本制备选择使用2.5～5 kg雌雄均可清洁级家兔，实验动物由中国医科院动物研究所提供(批号: 200705060)。敲颅致晕后立即打开胸腔暴露心脏，打开心包取出后从主动脉冲洗残血。至(36.0±0.5)℃的改良K-H液充95% O2和5% CO2。切除左右心耳，从主动脉沿右心室后外侧缘缓慢剪开，留存左心室流出道组织周围1 cm2，其余切除。制好的标本以钢针固定于灌流槽内，流速为15 ml/min，匀速灌流。标本稳定30 min后开始实验。

1.2观测指标自律细胞最大舒张电位(MDP)，动作电位0相幅值(APA)，50%复极化时间(APD50)，80%复极化时间(APD80)，4相自动去极速度(Vmax)，自发放电频率(RPF)。

1.3实验过程与分组用3.1 mol/L KCl电极液注入玻璃微电极，测定直流电阻为10～20 Ω。利用微电极刺激器引导出心肌细胞动作电位，使玻璃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律细胞自发电位，则不再进行刺激;否则将刺激电极置于远离瓣膜一端的心肌细胞内，给以倍于阈强度的方波刺激，直到诱发出自发电节律，自发节律稳定后开始实验。分组:缺血缺氧组，加入模拟缺血缺氧灌流液(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，乳酸钠0.02 mol/L，充95% O2和5% CO2)灌流;缺血缺氧+氧化苦参碱组，在缺血缺氧灌流液50 ml中加入氧化苦参碱5 ml(80 μmol/L)，记录并观察各项参数的变化。

1.4统计学分析计量资料以x±s表示，采用自身配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1缺血缺氧对兔左心室流出道慢反应自律细胞动作电位的影响缺血缺氧5 min组与对照组相比，组间各项电生理指标差异无统计学意义(P＞0.05) ;缺血缺氧10 min组与对照组相比RPF高于对照组(＜0.05) ;缺血缺氧20 min组与对照组相比，APD50减慢(P<0.05)、APD80减慢(P<0.05)、APA升高(P<0.05)、Vmax加快(P<0.05)、RPF明显加快(P<0.01)。见表1。

表1　缺血缺氧对兔左心室流出道慢反应自律细胞动作电位的影响　n=8，±s

表1　缺血缺氧对兔左心室流出道慢反应自律细胞动作电位的影响　n=8，±s

注:与对照组比较，*P＜0.05，#P＜0.01

组别　APD50(ms)　APD80(ms)　APA(mV)　Vmax(V/S)　RPF(bmp)对照组　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组　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组　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组　100.23±2.59*　158.13±11.39*　70.34±1.34*　18.74±2.03*　126.45±11.53＊＊

2.2氧化苦参碱对缺血缺氧致兔左心室流出道慢反应自律细胞动作电位的影响缺血缺氧20 min组与对照组相比，RPF明显高于对照组(P<0.01)，观察到明显变化后给予氧化苦参碱(80 μmol/L)灌流，结果与缺血缺氧灌流液20 min组相比，APD50加快(＜0.05)、APD80加快(P<0.05)、APA降低(P 0.05)、Vmax减慢(P<0.05)、RPF明显减慢(P 0.01)。见表2。

表2　氧化苦参碱对缺血缺氧致兔左心室流出道慢反应自律细胞动作电位的影响　n=8，±s

表2　氧化苦参碱对缺血缺氧致兔左心室流出道慢反应自律细胞动作电位的影响　n=8，±s

注:与对照组比较，*P＜0.05，#P＜0.01;与缺血缺氧血症组比较，△P＜0.05，☆P＜0.01

组别　APD50(ms)　APD80(ms)　APA(mV)　Vmax(V/S)　RPF(bmp)对照组　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组　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+氧化苦参碱组　155.63±2.24△　201.57±10.15△　48.34±1.81△　9.35±1.25△　89.61±10.11☆

3　讨论

在临床观察中发现，缺血缺氧导致的心律失常屡见不鲜，是特发性心律失常的常见原因之一。我们前期实验结果发现豚鼠、家兔、大鼠左心室流出道靠近主动脉根部存在慢反应自律细胞，发现此特定部位形态组织学、跨膜电位变化以及4相、0相的跨膜电位离子流基础与窦房结的P细胞相似［3］。近年发现，一些心律失常的发生与心室流出道的结构、功能异常有关，动物实验室研究和临床实践观察发现中药氧化苦参碱在治疗心律失常方面具有明显的作用，可以降低异位节律的发生率［4］。氧化苦参碱对缺血缺氧导致的左心室流出道自发慢反应电位异常的影响笔者尚未见报道。本实验研究发现，在缺血缺氧实验条件下左心室流出道慢反应自律细胞跨膜电位APD50、APD80均明显缩短(P<0.05) ; APA升高(P<0.05) ; Vmax、RPF显著变慢(P<0.01)，并出现心律失常;在缺血缺氧组中加入氧化苦参碱(80 μmol/L)可明显延长APD50、APD80 (P<0.05) ;并使APA缩短(P<0.05) ; RPF显著变慢(P<0.01)，稳定0.5 h后，RPF逐渐回归正常。我们早期研究证实左心室流出道离子流表现: 0相主要为Ca2+内流的去极离子流，及少量Na+流，复极过程跨膜电位主要为持续外流的K+离子; 4相自动去极化主要为进行性衰减K+外流，及ICa-T和ICa-L的参与，主要以ICa-L的参与为主［3］;研究表明，在起搏电流中，If电流起主要作用［5］。实验室研究发现，心脏细胞的缺血伴随着细胞外液H+的不断内流，缺血的同时心肌细胞能量供应不足Na+-K+-ATP酶的活性降低，Na+在心肌细胞内蓄积，同时激活了Na+-Ca2+逆向交换体，使得Ca2+在此条件下进一步内流，导致了心肌细胞的凋亡和心律失常的发生，缺氧加剧了心肌细胞凋亡的进程。同时实验室研究发现钾离子细胞内外的正常流动是影响心肌细胞的正常功能的重要原因，缺血缺氧可以使外向钾离子电流通道对K+的通透性减弱阻滞了Ik通道，导致复极时自律细胞净外向钾离子电流进一步减弱，细胞跨膜动作电位达到最大复极后，细胞内K+外流才逐渐恢复但比正常缓慢，而此时Na+内流相对加速［6］。本实验研究结果显示，缺血缺氧使得慢反应自律细胞跨膜电位的自动去极化表现明显降低且自律性明显减弱，故推测这可能与缺血缺氧影响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，导致心肌有效不应期缩短，表现出阵发性心动过缓。左心室流出道自律细胞跨膜电位形态具有电生理多样性和异质性，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［7，8］。缺血缺氧所引发的心肌细胞低血钾，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［9，10］。氧化苦参碱实验性拮抗了缺血缺氧致左心室流出道慢反应自律细胞异常电生理作用。故推测氧化苦参碱是通过增加左心室流出道慢反应自律细胞钠离子通道的打开，增加了细胞除极化过程中的Na+内向流东，抑制K+外向流东，加快0期细胞动作电位最大上升速率，使得4期自律细胞自动去极化速率增加，自发放电频率升高，来表现出其抗心律失常作用的。本实验利用常规标准玻璃微电极细胞内记录技术研究了在缺血缺氧条件下氧化苦参碱对左心室流出道细胞跨膜电位的影响，通过本实验提示氧化苦参碱对治疗缺血缺氧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。同时本实验为氧化苦参碱临床心律失常用药及其药理学研究打下基础，对进一步利用祖国传统中药优势，治疗心脏疾病意义深远。

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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

通讯作者:王雪芳，075000河北省张家口市，河北北方学院;

doi:10.3969/j.issn.1002－7386.2015.09.007

【文章编号】1002－7386(2015) 09－1308－03

【文献标识码】A

【中图分类号】R 541.7