氧化苦参碱对酸中毒兔右心室流出道心肌细胞跨膜电位的影响*

王雪芳，刘艳明

(1．河北北方学院，河北张家口 075000;2．中国人民解放军251医院心内二科，河北张家口 075000)

氧化苦参碱对酸中毒兔右心室流出道心肌细胞跨膜电位的影响*

王雪芳1，刘艳明2

(1．河北北方学院，河北张家口 075000;2．中国人民解放军251医院心内二科，河北张家口 075000)

目的:研究氧化苦参碱对家兔离体右心室流出道心肌细胞跨膜电位的影响及其对该部位自律性异常的调节作用。方法:玻璃微电极细胞内记录离体家兔右心室流出道自律细胞，观察氧化苦参碱对右心室流出道细胞跨膜电位的影响，以及氧化苦参碱对模拟酸中毒条件(pH6.9)引发右心室流出道心肌细胞跨膜电位各项指标改变的影响。结果:在模拟酸中毒(pH6.9)灌流时，右室流出道细胞APD50、APD90均明显缩短，VDD、Vmax和RPF显著变慢;用不同剂量氧化苦参碱(25、50、100μmol/L)灌流，出现剂量依赖性APD50、APD90的延长，VDD与RPF进一步减慢，以大剂量组氧化苦参碱影响作用最为明显。结论:提示氧化苦参碱对酸中毒导致的家兔右心室流出道慢反应自律细胞跨膜电位改变所诱发的心律失常有明显的保护作用。

氧化苦参碱;右心室流出道;酸中毒;跨膜电位

临床研究发现，室性期前收缩和特发快速性室性心动过速的发生常与右心室流出道结构和功能异常有关，心室流出道曾被认为仅是血液的流出通路。我们前期研究发现，哺乳类动物心室流出道是由动脉球进化而来，是位于心室后相对独立的功能单位，具有独立的跨膜电位特征［1］。酸碱失衡是导致心律失常发生的常见原因，机体酸中毒后心肌细胞往往出现继发性缺血缺氧［2］，导致心室流出道细胞功能和结构形态异常，从而诱发恶性心律失常。中药苦参是豆科槐属植物苦参的干燥根，其味苦、性寒，在《本草经百种录》中有“此以味治也，苦入心，寒除火，故苦参专治心经之火”的记载，其对多种原因导致的心律失常均有良好的防治效果［3］。研究表明，氧化苦参碱是苦参的主要有效成分之一，具有一定的抗心律失常作用，但其作用机制尚不明确。本实验应用常规细胞内玻璃微电极记录手段，研究氧化苦参碱对酸中毒家兔离体右心室流出道自律细胞跨膜电位的影响作用，对临床应用氧化苦参碱治疗心律失常，发掘中医药治疗优势具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 动物及试剂

1.5 ～2.0 kg家兔，雌雄均可，由中国医科院动物研究所提供;氧化苦参碱购自宁夏紫荆花药业有限公司生产(批号20070506);胺碘酮购自珠海润都制药股份有限公司(批号H20045108);配制台式灌流溶液(KCl 4 mmol/L，NaCl 130 mmolL/L，CaCl22.5 mmol/L，MgSO40.5mmol/L，NaH2PO40.9 mmol/L，NaHCO320 mmolL/L，葡萄糖6 mmol/L，pH7.2)仅当天使用。

1.2 主要仪器

RM-6280C型多道生理信号采集处理系统，成都仪器厂生产;DWF-3型微电极放大器，军事医学科学院实验仪器厂生产;SS-202J型隔离器，成都仪器厂生产;SDQ-4型三道电子刺激器，蚌埠实用技术研究所生产;上海精科雷磁pHS-3C酸度计。

1.3 方法

1.3.1 标本制备 家兔击颅致昏，用开胸器在家兔4、5肋间迅速取出心脏，从主动脉用一次性注射器将台式液快速注入，冲洗残留血液。肺动脉后、右瓣之间切开动脉壁，向左下将右心室壁剪开，三瓣膜保留完整，向下取含右心室流出道部位长约4 mm组织。制好的右心室流出道标本用大头针固定灌流槽内，用台式液以15 ml/min进行匀速灌流，灌流液充体积分数为96%O2和4%CO2，温度维持在(35± 0.5℃)。标本在台式液中稳定20 min后实验。

1.3.2 电位记录和参数确定 玻璃微电极内注入3 mol/L KCL充当电极液。微电极缓慢固定于右心室流出道自律细胞内，记录动作电位，稳定15 min开始实验。由玻璃微电极引导出动作电位，经微电极放大器扩大输入计算机记录，同时分析跨膜动作电位各项参数。实验分为4组:正常对照组正常台式液灌流;模型对照组用乳酸钠调节酸度，酸度计测量至pH6.9灌流;对照药物组造模同模型组，以胺碘酮(25 μmol/L)灌流;氧化苦参碱组造模同模型组，分别以小中大剂量氧化苦参碱(25、50、100 μmol/L)灌流。

观察跨膜动作电位:复极50%和90%时间(50%and 90%of duration of action potential，APD50and APD90)，4相自动除极速率(velocity of diastolic depolarization，VDD)，自发放电频率 (rateof pacemaker firing，RPF)，动作电位幅值(amplitude of action potential，APA)，0相最大除极速率(maximal rate of depolarization，Vmax)。

1.3.3 实验流程 玻璃微电极稳定在右心室流出道慢反应自律细胞上15 min右右，记录正常的跨膜电位，依次加入浓度不同的氧化苦参碱灌流液并记录数据。用正常台式灌流液冲洗20 min后，然后用模拟酸中毒台式液(KCl 4 mmol/L，NaCl 130 mmolL/L，CaCl22.5 mmol/L，MgSO40.5 mmol/L，NaH2PO40.9 mmol/L，NaHCO312 mmol/L，乳酸钠20 mmolL/L，pH6.9)、用乳酸钠调节台式液pH值达6.9(此值是在心肌缺血、梗死局部内环境中常见的［2］)灌流，记录参数变化;稳定10 min后用胺碘酮(25 μmol/L)灌流，记录跨膜电位各项参数变化;正常台式灌流液冲洗20 min后，待各项参数基本恢复;用乳酸钠调节台式液酸度，造模同模型组，依次用含有不同浓度氧化苦参碱的台式液灌流(25、50、100 μmol/L)，记录不同浓度氧化苦参碱对酸中毒家兔离体心肌细胞跨膜电位的影响。

1.3.4 统计学方法 应用Excel软件进行数据统计分析，跨膜动作电位各观察数据以均数±标准差(±s)表示，给药前后各项指标采用自身配对t检验。

2 结果

2.1 氧化苦参碱对家兔离体右心室流出道自律细胞跨膜电位的影响作用

表1显示，右心室流出道慢反应自律细胞APD50、APD90明显缩短(P＜0.05)，VDD变慢(P＜0.05);Vmax变快(P＜0.05);大剂量组RPF显著变慢(P＜0.01)，具有明显的剂量依赖性。

2.2 氧化苦参碱对酸中毒家兔离体右心室流出道自律细胞跨膜电位的影响

表2显示，氧化苦参碱小剂量组与酸中毒对照组比较，各项指标比较差异无统计学意义(P＞0.05);氧化苦参碱中等剂量组显示，右室流出道细胞RPF进一步变慢(P＜0.05);氧化苦参碱大剂量组显示，右室流出道细胞APD50、APD90均明显延长(P＜0.05)，RPF与酸中毒组比较显著变慢(P＜0.01)。

表1 氧化苦参碱对家兔离体右心室流出道心肌细胞跨膜电位的影响作用(±s)

表1 氧化苦参碱对家兔离体右心室流出道心肌细胞跨膜电位的影响作用(±s)

注:与正常对照组比较:*P＜0.05，＊＊P＜0.01

组别 家兔数 APD50(ms) APD90(ms) VDD(mV/s) RPF(beats/min) APA(mV) Vmax(V/s)正 常 对 照 组 10 116.36±13.48 209.48±26.36 35.54±3.96 128.15±18.25 56.16±5.12 9.05±0.74氧化苦参碱组(25μmol/L) 10 116.32±14.74 199.54±18.34 33.56±4.68 112.79±11.46 51.57±6.46 9.46±0.77氧化苦参碱组(50μmol/L) 10 109.58±14.86 195.25±11.34 31.34±4.66 82.62±34.66* 50.65±5.78 9.43±0.58氧化苦参碱组(100μmol/L) 10 106.57±11.46*190.55±16.73* 29.56±3.44* 71.71±12.62＊＊49.67±5.29* 10.28±0.91*

表2 氧化苦参碱对酸中毒家兔离体右心室流出道心肌细胞跨膜电位的影响作用(±s)

表2 氧化苦参碱对酸中毒家兔离体右心室流出道心肌细胞跨膜电位的影响作用(±s)

注:与正常对照组比较:*P＜0.05，＊＊P＜0.01;与模型对照组比较:#P＜0.05，##P＜0.01;与对照药物组比较:△P＜0.05

组别 家兔数 APD50(ms) APD90(ms) VDD(mV/s) RPF(beats/min) APA(mV) Vmax(V/s)正 常 对 照 组 10 118.63±15.29 216.13±35.34 34.66±4.46 126.29±20.22 51.66±6.37 8.93±1.04模 型对照组(pH 6.9) 10 96.47±11.58*188.23±31.47* 27.43±3.96* 101.34±17.13＊＊41.38±5.32* 6.02±0.87＊＊对照药物组(25 μmol/L) 10 121.63±15.29#245.46±27.61# 24.68±3.58# 79.58±11.67## 47.63±4.55# 7.45±0.64#氧化苦参碱组(25μmol/L) 10 97.17±10.38 189.68±21.11 27.14±5.24 99.36±13.33 41.06±7.58 7.13±0.48氧化苦参碱组(50μmol/L) 10 99.59± 9.86 191.79±18.54 25.58±3.47 92.66±20.37#△44.25±4.89 7.69±0.53氧化苦参碱组(100μmol/L) 10 107.58±16.23#△205.23±32.23#△20.96±4.36#△ 87.26±17.23##△49.14±4.26#△ 7.99±0.42#△

3 讨论

氧化苦参碱是中药苦参的主要有效成分。国内研究证明，氧化苦参碱具有明显的抗心律失常作用［4］。中医史典籍早有苦参“苦入心，寒除火”的记载，故苦参专治“心经之火”。其机制可能与其影响钠离子通道(INa)、抑制ATP敏感性钾离子通道的活性与促进电压依赖性钙离子通道的开放有关［5］。INa是影响心肌传导性、舒张期去极化速率和兴奋性的重要离子流。0相去极化是由Na+的快速内流所形成，这种细胞膜电位的急剧变化在心室肌可触发兴奋的传导和肌肉的收缩。氧化苦参碱可以显著延长心肌有效不应期，增加心肌细胞舒张期兴奋阈值［6］。研究发现，急性心肌梗死、心肌缺血局部环境出现酸中毒时细胞内pH值下降和胞内酸化。酸中毒的同时伴发心肌细胞明显的电生理改变，细胞内氧分压降低，心肌细胞内ATP逐渐耗竭，与此同时细胞内Na+、Ca2+的浓度增加，L型钙离子通道开放时程缩短，闭合时间加长［7］。同时发现，右心室流出道慢反应自律细胞动作电位呈现多种形态，即具有明显的电生理异质性［8］。我室对右心室流出道慢反应自律细胞跨膜离子流基础进行研究发现，其与窦房结起搏细胞类似，右心室流出道慢反应自律细胞跨膜动作电位0期去极化离子流主要为钙离子内流和少量钠离子内流，复极化过程中起主导作用的是外流的钾离子，4期自动除极化主要是ICa-L参与和进行性衰减的钾离子外流存在［9］。临床研究发现，机体电解质紊乱、心肌细胞酸中毒缺氧以及药物等因素均是心肌细胞发生电生理异质性的诱发因素，同时可导致严重的特发性室性心律失常。而提高细胞舒张期兴奋阈值，能降低心肌细胞自律性，减少触发活动，延长有效不应期，可使折返落入有效不应期而终止心律失常［10-11］。

从本实验结果来看，用模拟酸中毒台式液灌流家兔右心室流出道组织后VDD和RPF明显减慢，并随着时间的延长有心律不规则现象发生;用中等剂量氧化苦参碱灌流后显示，右室流出道细胞RPF进一步变慢;用氧化苦参碱大剂量组灌流后显示，右室流出道细胞APD50、APD90均明显延长，VDD、Vmax和RPF显著变慢，且心律逐渐恢复正常，故此效应具有明显的剂量依赖性。与对照组胺碘酮比较，RPF明显加快。胺碘酮(amiodarone)是目前最常用的抗心律失常药物之一，是心脏离子多通道阻滞剂。胺碘酮的电生理作用主要表现在抑制窦房结和房室交界区的自律性，减慢心房、房室结和房室旁路传导，延长心房肌、心室肌的动作电位时程和有效不应期，延长旁路前向和逆向有效不应期。其对由心室流出道慢反应自律细胞的影响表现在RPF(P＜0.01)的变慢，与此同时可引起心动过缓、房室传导阻滞等不良反应，实验结果反映出氧化苦参碱可以干预由胺碘酮所引发的这种电生理反应。酸中毒时，ATP敏感性钾离子通道激活，同时抑制电压依赖性的钙离子通道，全细胞膜片钳记录If密度值明显减小［12］。因此，推测氧化苦参碱是通过影响ICa-L、抑制酸中毒后的钙超负荷、减少动作电位平台期钙离子内流、延长心肌细胞膜Na+-Ca2+的交换时间来发挥其作用的。APD的缩短是折返性心律失常发生的电生理表现之一［13］。本实验氧化苦参碱延长了酸中毒所导致的APD50、APD90的缩短，这种作用可能与其能在平台期降低Ca2+的浓度、延长有效不应期、降低异位节律发生率有关，从而显示了其能抗折返性心律失常的效应。

研究结果表明，氧化苦参碱能够削减酸中毒对心肌细胞的损害作用，降低酸中毒后心律失常的发生率，促进酸中毒后心脏正常生理功能的恢复，提示氧化苦参碱对酸中毒导致的右心室流出道慢反应自律细胞的异常电生理所致的心律失常有一定干预作用。同时本实验可为氧化苦参碱药理机制研究和临床心律失常中医用药治疗打下了一定基础。

［1］陈彦静，王有明，马建伟，等．心室流出道室性心动过速的电生理学基础［J］．中国全科医学，2004，7(18):1303-1305．

［2］赵兰平，王雪芳，杜会博，等．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［J］．中国病理生理杂志，2013，29(3):408-412．

［3］陈霞，李英骥，张文杰，等．氧化苦参碱对豚鼠心室肌细胞钠电流的影响［J］．白求恩医科大学学报，2001，21(1):41-42．

［4］陈霞，李英骥，葛静岩，等．氧化苦参碱对正常及乌头碱诱发心律失常大鼠动作电位的影响［J］．吉林大学学报:医学版，2004，30(5):704-706．

［5］黄彩云，黄胜英，谢世荣，等．氧化苦参碱抗心律失常作用的实验研究［J］．大连医科大学学报，2001，23(4):262-263．

［6］曾建新，曹宏宇，李青，等．氧化苦参碱对心肌梗塞犬心律失常的作用［J］．中国药理学报，1996，17(4):379-382．

［7］赵斌，王礼春，庄晓东，等．缺氧易化快速起搏引起的心室肌细胞钙瞬变交替［J］．中国病理生理杂志，2012，28(8):1405-1409．

［8］狄文成，张澍．特发性右心室流出道室性心动过速［J］．中华心律失常学杂志，2005，9(5):367-369．

［9］葛赋贵，王德宝，陈彦静．兔右心室流出道兴奋传导的延迟现象［J］．临床心电学杂志，1992，11(3):118-121．

［10］曹克将．特发性室性心动过速:发生机制和治疗［J］．中华心律失常学杂志，2001，12(5):325-327．

［11］王雪芳，刘艳明．苦参碱对低钙诱发豚鼠心律失常的电生理影响［J］．中国中医基础医学杂志，2011，17(6):33-234．

［12］客蕊，周亚滨，孙静．养心颗粒对药物诱发的快速型心律失常模型心肌ATP敏感性钾通道影响的研究［J］．中医药信息，2012，29(3):102-105．

［13］王雪芳，刘艳明．丹参注射液对缺血豚鼠离体心肌细胞跨膜电位的影响作用［J］．中国中医基础医学杂志，2013，19(2): 151-153．

Effects of oxymatrine on the transmembrane potential of myocardial cells of right ventricle outflow tract with acidosis in rabbits

WANG Xue-fang1，LIU Yan-ming2
(1．Department of physiology Hebei North University，Zhangjiakou 075000，China; 2．Department of CardiologyⅡThe Chinese People's Liberation Army 251 Hospital，Zhangjiakou 075000，China)

Objective:to observe the effects of Oxymatrine on isolated rabbits cardiac cells transmembrane potential induced by acidosis and anti-arrhythmic effects of the mechanism．Methods:By using conventional intracellular microelectrode technique to record transmembrane potential．Results:in simulation acidosis pH6.9 condition，right ventricular outflow tract cell APD50，APD90were significantly shortened，VDD、Vmax and RPF significantly slow;With different doses of Oxymatrine(25、50、100μmol/L)perfusion，appear dose dependence．APD50，APD90prolonged，VDD and RPF significantly more slower．Conclusion:the Oxymatrine to acidosis in rabbits right ventricular outflow tract slow reaction self-discipline cell transmembrane potential to change induced arrhythmia has a significant protective effect．

Oxymatrine;Right ventricular outflow tract;Acidosis; Transmembrane potential

R285．5

B

1006-3250(2015)02-0162-03

2014-11-02

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

王雪芳(1978-)，女，北京人，医学硕士，从事中药对心血管保护作用及心脏电生理的临床与研究。