中药活性成分对心肌细胞电压依赖性钾通道的作用

易　敏,傅建平,董　艳,郭　欢,王竞涛,王晓红,武红莉,余丹玲,李海霞,王　忠,南景一

(1.中国中医科学院广安门医院，北京 100053；2.中国中医科学院临床基础医学研究所，北京 100700；3山东步长制药股份有限公司，山东 菏泽 274000)



综述

中药活性成分对心肌细胞电压依赖性钾通道的作用

易敏1,傅建平1,董艳1,郭欢1,王竞涛1,王晓红1,武红莉2,余丹玲1,李海霞1,王忠2,南景一3

(1.中国中医科学院广安门医院，北京 100053；2.中国中医科学院临床基础医学研究所，北京 100700；3山东步长制药股份有限公司，山东 菏泽 274000)

中药；活性成分；心肌细胞；电压依赖性钾通道

心律失常是心血管疾病常见的表现形式，尤其是室上性心动过速、心室颤动等恶性心律失常，常伴有诱发心源性猝死的风险。而目前抗心律失常药物的总有效率只有30%～60%，揭示其机制并寻找更精确的作用靶点一直是抗心律失常研究的方向。心律失常属于中医“心悸”“怔忡”范畴，中医辨证治疗本病有着悠久的历史和丰富的经验，对心律失常的纠正具有显著优势，且中药为天然药物,不良反应相对较小，普遍受到患者的青睐，有广阔的发展前景。目前研究证实众多中药活性成分可以同时作用于多个靶点，同时影响多种离子通道的功能，是理想的抗心律失常药物[1-2]。心律失常多由于心肌离子通道的病变使各个心肌纤维的电活动由同步现象转化为去同步现象。而离子通道作为一种镶嵌在细胞膜脂质双分子层中形成水性孔道的糖蛋白,不仅参与细胞膜兴奋性的调节,还直接影响着膜内外多种离子的转运,在细胞分子水平对维持机体的正常生理功能至关重要。广泛分布于心肌细胞膜的离子通道有Na+、K+、Ca2+及Cl-离子通道，其中ICa、INa、延迟整流性钾电流(IK,Delayed rectifier K+current)是目前治疗心律失常重要的靶点[1-2]。钾离子通道家族种类最多最复杂，不同位置不同种钾离子通道其电生理特征和功能均有显著的差异。钾离子通道家族中的电压依赖性钾通道(Kv)因种类繁多而广泛存在于心肌细胞中，对心肌细胞的功能有着重要影响。另外，多种中药活性成分可直接或间接作用于Kv，对调控心肌细胞能有着至关重要的作用[3]，因此备受研究者的关注。现将其作用综述如下。

1　中药活性成分对Kv的作用

1.1Kv电压依赖性钾通道的分类钾离子通道种类繁多，其分类依据大致为电导特性、电压特性、电流特性、生物通道种系、通道蛋白同源性、通道蛋白分子结构、通道蛋白的氨基酸序列等。本文主要论述心肌细胞上的离子通道。电压门控钾离子通道又称Kv,种类众多，与此离子通道相关的结构也最复杂。大致分为IK、瞬间外向钾电流(Ito,Transient out ward K+current)和钙激活K+钾通道(KCa)。IK是细胞去极化时激活的外向钾电流,决定基因为 Kv2.1。此类钾离子通道在信息细胞膜去计划时经过短暂延迟激活，其失活时间也很缓慢，根据其种类不同，失活时间从几百毫秒到十秒。IK电流主要由两部分组成:①快速激活的IK(IKr),又称药物敏感钾电流。由KCH2编码的hERG和KCNE1(KCN2)编码的MiRP1(minK)分别构成IKr通道的α亚单位和β亚单位。②慢速激活的IK(IKs)，又称药物不敏感钾电流,KCNQ1基因编码的α(KvLQT1)亚基和KCNE1基因编码的β(minK)亚基共同控制。此外,超速延迟整流性钾电流(IKur)在整个除极过程中几乎不失活。 IKur在人类心房强烈表达,其离子通道的分子基础是Kv1.5钾通道[4]。Ito是在动作电位(AP)早期,或细胞去极化早期出现的一外向电流。分为两类: Ito1 与复极早期(1 期)有关,对4-氨基吡啶(4-AP)敏感；Ito2依赖于肌质网的Ca2+释放,应用阻滞肌质网Ca2+释放的药物可使Ito2消失。

2　对IKr有作用的中药活性成分

2.1槐果碱(sophocarpine，SC)槐果碱是具有喹诺里西定环的苦参碱类生物碱。研究表明其可以通过抑制HEK293细胞-hERG电流，延长复极时间[5]。其实验结果显示槐果碱可电压依赖性地抑制hERG钾电流，但对hERG钾通道的激活与去活化没有影响。

2.2钩藤碱(rhynchophylline,Rhy)钩藤碱是钩藤的主要活性成分，同样可以通过抑制HEK293细胞-hERG电流进而延长心肌细胞的复极时间。Gui等[6]研究发现钩藤碱呈浓度依赖性和电压依赖性的抑制hERG通道的表达,进而导致心室复极时间延长。

2.3三七总皂苷三七总皂苷是三七的主要活性成分。徐江等[7-8]研究证实不同浓度的三七总皂苷可明显增大心肌细胞hERG电流，呈剂量时间依赖性。

2.4乌头碱乌头碱是在乌头属植物中提取的一种双酯二萜类生物碱,对心脏和神经有强烈的毒性作用,由于乌头碱可稳定地诱发大鼠、豚鼠心律失常且持续时间久，因此乌头碱模型是常用的研究抗心律失常新药的模型。李宜富等[8]通过研究发现乌头碱能够通过多种方式阻断表达在非洲爪蟾卵母细胞上的hERG通道，乌头碱阻断hERG通道的效果较之选择性hERG通道阻断剂E-4031更为显著。同时李宜富[9]发现。除了hERG通道，乌头碱能够影响非洲爪蟾卵母细胞上hKv1.5通道的活性，而V505、I508和V512可能是乌头碱与hKv1.5通道结合的关键分子位点。此外，乌头碱还能作用于钠通道[10]。

2.58-羟基松脂醇苷8-羟基松脂醇苷是败酱科缬草属植物缬草抗心律失常的主要活性成分[11]。有研究显示8-羟基松脂醇苷是通过抑制Kv1.5钾通道电流而延长心肌EPR，可以很好的对抗心律失常。并且，其一直电流的效果可恢复，以此说明在一定的浓度范围内用药安全性可以得到保障。

2.6大蒜素大蒜素是大蒜中的主要生物活性成分，在扩张心血管的作用得到很多研究证实。张建成[12]在室温下采用全细胞膜片钳技术在电压钳形模式下记录电流和门控动力学,观察大蒜素对HERG电流的作用，发现大蒜素可以有效阻滞HERG电流，进而影响IKr电流的效应。因此大蒜素成为了抗心律失常的研究热点。

3　对IKs有作用的中药活性成分

3.1小檗胺(Berbamine)小檗胺是从小檗科植物中提取的一种双苄基喹啉生物碱。许超千等[13]将苦参碱、小檗胺、胺碘酮和RP58866作对比研究，结果显示四者对IKs均有抑制作用，但苦参碱和小檗胺的抗心律失常作用及对IKs的抑制作用均弱于胺碘酮、RP58866；与胺碘酮和RP58866相比，苦参碱、小檗胺对抗心律失常作用靶点IKs的抑制作用较弱。同时，Zhao 等[14]研究证实,小檗胺可以限制心肌细胞外钙的内向流,但不影响心肌细胞内钙向外流,证实小檗胺可以阻断受体依赖型钙通道和电压依赖性Ca2+。

3.2白藜芦醇有研究表明白藜芦醇发挥抗心律失常作用具有多条途径,其中IKs、Ica-L是白藜芦醇的重要靶点[15]。白藜芦醇通过增强IKs,加快复极化,缩短动作电位时程,减少有效不应期；同时还能通过阻滞L-钙通道,减少细胞外的钙离子内流,将有效不应期延长。王桂英等[16]研究发现白藜芦醇可呈剂量依赖性减慢豚鼠、小鼠和家兔的心率,白藜芦醇可减弱豚鼠心肌收缩力,其作用是与开放ATP敏感性钾通道有关,而与电压依赖性钾通道、内向整流钾通道和乙酰胆碱调节钾通道无关。同时,钙激活钾通道也参与了白藜芦醇对豚鼠和小鼠离体心房收缩力和/或心率的抑制作用。

3.3人参皂苷Rg3(G-Rg3)Lee等研究发现，20(S)-G-Rg3可以结合hKv1.4通道的四乙铵(TEA) 位点，并通过 Lys531相互作用，减少K+离子的通过[17]；另外G-Rg3还可以调节IKs基于与KCNQ1亚基的K318和V319残基相互作用[18]。

4　对IKur有作用的中药活性成分

夹竹桃麻素(apocynin，APO)：是从夹竹桃科植物罗布麻(ApocynumvenetumL.)的根、加拿大麻(A.cannabinum L.)的根与茎等中提取的有效活性成分。刘岩等[19]研究发现APO可以减少氧化应激反应对心房肌细胞中IKur及Ito的影响。

5　对Ito有作用的中药活性成分

5.1别隐品碱别隐品碱为罂粟科植物伏生紫堇的块茎夏天无中提取的有效活性成分。研究表明别隐品碱可以抑制心室肌细胞瞬时外向钾电流，并能显著延长APD90[20]。

5.2甘松挥发油李翔宇等[3]发现甘松挥发油呈浓度依赖性的抑制正常大鼠心室肌细胞膜的IK，使正IK激活曲线右移，失活曲线左移；并且同样呈浓度依赖性的抑制肥厚大鼠心室肌细胞膜IK，使IK激活曲线右移，失活曲线左移。崔长琮[21]报道，步长稳心颗粒其中的主要成分甘松可延长心肌细胞膜动作电位的时程，并能显著缩短心室跨壁复极离散度，表明稳心颗粒具有抗心律失常的作用。郭继鸿等[22]研究证实稳心颗粒可以增加患者的心率变异性，减慢心率，提高心肌细胞的兴奋阈值以及室颤阈值，降低心肌梗死后恶性心律失常的发生率。

5.3灯盏花素灯盏花素提取自菊科植物短葶飞蓬的干燥全草灯盏花,为灯盏乙素和少量灯盏甲素的混合物。邓等[23]研究发现灯盏花素能够抑制心肌细胞 Ito,呈浓度依赖性和电压依赖性,对IK1无明显影响。

5.4冬虫夏草王赫等[24]应用全细胞膜片钳技术研究发现冬虫夏草抗心律失常作用与机制钾离子通道有关，其增加Ito、IK，同时抑制IK1,将会使动作电位时程缩短而不至于发生早后除极和迟后除极。

5.5蝎毒蝎毒成分BMKTXK是一种新的长链(含61个氨基酸残基)钾通道毒素样肽,它可通过降低Ito 通道的失活电压,浓度依赖性地抑制Ito,并使 Ito 的失活曲线明显左移,且可减慢Ito从失活状态的恢复过程[25]。

6　结　　语

综上所述，钾离子通道是干预心律失常的重要靶点。就中药对钾离子通道的作用而言，其治疗心律失常已经愈来愈显现出优势。且大多数中药活性成分可同时作用于多个通道，有些甚至具有双向调节作用，其独到之处不容忽视，故中医药在临床上的运用还有待推广。但是目前研究也还存在一些问题：一是对研究方法的判定尚缺乏严谨的、科学的统一规范。今后需要进一步进行理论创新，加强实验研究，制定统一的疗效标准，扩大临床观察样本,开发有效药物成分、成药等，以便更好地发挥中医药治疗心律失常的优势。二是研究多局限于单药成分作用于某些通道，每个中药具体成分发挥抑制或增强作用的具体位点和调节通路仍不够深入、明确，还有待进一步深入研究。另外对复方及中成药研究甚少，复方及中成药的成分复杂，其机制研究和疗效评估仍是以后研究需要解决的难题。

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