环丙沙星和左氧氟沙星对豚鼠右心室乳头肌动作电位的影响*

刘 芳，乔 蕾，陈文超，孔春艳

河南医学高等专科学校基础医学部生理学教研室 郑州 451191

环丙沙星和左氧氟沙星对豚鼠右心室乳头肌动作电位的影响*

刘 芳△，乔 蕾，陈文超，孔春艳

河南医学高等专科学校基础医学部生理学教研室 郑州 451191

△女，1976年6月生，硕士，副教授，研究方向：心脏电生理，E-mail：sincerelf@163.com

环丙沙星；左氧氟沙星；右心室乳头肌；动作电位；豚鼠

目的：观察环丙沙星(CIP)和左氧氟沙星(LVFX)对豚鼠右心室乳头肌动作电位的影响。方法：取豚鼠右心室乳头肌，用氧饱和的台式液持续表面灌流。采用累积浓度给药法于灌流液中加入CIP或LVFX，使药物终浓度依次达到0、1、10和100 μmol/L。用标准微电极技术记录乳头肌加药前后静息电位(RP)、动作电位幅值(APA)、动作电位复极至50%的时程(APD50)及APD90。以司帕沙星(SPX)为阳性对照药。每组6个样本。结果：3个药物对RP、APA均没有影响(P>0.05)。SPX可延长APD50和APD90，并且作用随浓度增加而增强(P<0.001)。LVFX不延长APD50(P=0.110)，可延长APD90，并且该作用随浓度增加而增强(P<0.001)。CIP 对APD50无影响，仅在100 μmol/L时表现出延长APD90的作用(P=0.002)。结论：大剂量CIP和LVFX可引起豚鼠右心室乳头肌动作电位时程延长，具有潜在的心脏毒性。

氟喹诺酮类药物由于抗菌谱比较广且毒副作用小，临床上广泛用于治疗由细菌感染引起的各系统疾病，是目前仅次于头孢菌素类的第二大抗感染药物[1]。但随着临床应用量的增加，氟喹诺酮类药物的不良反应发生率也明显增加[2-4]。虽然其心脏毒性的发生率较低，但由于发病突然、猝死率高，日益引起人们的重视[5-6]。 目前国内学者对其心脏毒性机制的研究报道较少。该研究选用目前临床处方量最大的两个氟喹诺酮类药物环丙沙星(ciprofloxacin，CIP)和左氧氟沙星(levofloxacin，LVFX)[1]，以司帕沙星(sparfloxacin，SPX)作为阳性对照，用微电极记录豚鼠右心室乳头肌动作电位，观察药物对动作电位的影响，用以评估CIP、LVFX的心脏毒性，为临床用药的安全性提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验动物、试剂与仪器 健康成年豚鼠(河南康达实验动物有限公司)，雌雄不拘，体重300～400 g，用标准实验用豚鼠类饲料喂养。实验过程中对动物处置符合动物伦理学要求。CIP、LVFX和SPX购自大连美仑生物技术有限公司，用1 mol/L的NaOH溶液配成10 mmol/L的母液。台氏液：NaCl 140 mmol/L，KCl 5.4 mmol/L，CaCl22 mmol/L，MgCl21 mmol/L，HEPES 10 mmol/L，葡萄糖10 mmol/L；使用前用1 mol/L的NaOH调pH至7.4。HSS-1型数字式超级恒温浴槽、SWF-2型微电极放大器、WD-1型微电极拉制仪、RM-6240软件记录实验系统均购自成都仪器厂，DDB-300型电子蠕动泵购自宁波石浦海天电子仪器厂，CZ-6型微推进器购自上海仪表机械制造厂，SPM-10A型酸度计购自梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.2 右心室乳头肌动作电位的测定 棒击豚鼠致昏后，开胸取出心脏，剪下右心室乳头肌，置于肌槽底部，以不锈钢针固定，用pH为(7.38±0.03)的台氏液恒温(35.5 ℃±0.5 ℃)恒速(4 mL/min)灌流。由刺激器提供刺激频率为2 Hz、波宽为1 ms、强度为1.5倍阈刺激的方波信号，用双极起搏电极以场刺激驱动标本，产生动作电位。灌流台式液中分别加入CIP、LVFX或SPX，采用累积浓度给药法使药物终浓度依次为0(对照)、1、10和100 μmol/L。记录加药前后静息电位(resting potential，RP)、动作电位幅值(amplitude of action potential，APA)、动作电位复极至50%的时程(action potential duration of 50% repolarization，APD50)及动作电位复极至90%的时程(APD90)。

1.3 统计学处理 应用SPSS 19.0处理数据，同一药物不同浓度作用下豚鼠右心室乳头肌动作电位的比较采用重复测量数据的方差分析，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 SPX对豚鼠右心室乳头肌动作电位的影响 结果见图1、表1。表1显示，SPX对RP、APA没有影响；可延长APD50和APD90，并且作用随浓度的增加而增强。

a、b和c：分别为0、10和 100 μmol/L SPX。图1 SPX作用前后豚鼠右心室乳头肌动作电位时程(BCL=1 000 ms)

c(SPX)/(μmol·L-1)nRP/mVAPA/mVAPD50/msAPD90/ms0686．50±4．76123．17±5．85116．00±4．00145．17±4．261689．17±5．60126．33±5．35132．67±4．97175．83±2．7910690．83±6．49127．33±7．89135．50±4．60188．33±4．32100690．50±4．23126．67±5．57137．50±5．89198．33±6．28F0．8160．52823．960152．094P0．5000．668<0．001<0．001

2.2 LVFX对豚鼠乳头肌动作电位的影响 结果见图2、表2。表2显示，LVFX对RP、APA没有影响，虽有延长APD50的趋势，但并没有统计学意义；其对APD90的延长作用有统计学意义，并且随浓度增加而作用增强。

a、b和c：分别为0、10和 100 μmol/L LVFX。图2 LVFX作用前后豚鼠右心室乳头肌动作电位时程(BCL=1 000 ms)

c(LVFX)/(μmol·L-1)nRP/mVAPA/mVAPD50/msAPD90/ms0686．33±4．55123．17±6．37111．50±8．46137．33±5．611688．83±5．85126．67±5．28115．67±9．31143．67±4．3210690．83±6．77127．17±5．00120．83±6．91150．50±5．24100690．67±6．74126．83±5．04121．67±5．61158．00±4．60F0．7210．7092．28519．203P0．5510．5580．110<0．001

2.3 CIP对豚鼠右心室乳头肌动作电位的影响 结果见图3、表3。CIP对RP、APA、APD50均无影响，仅在100 μmol/时表现出延长APD90的作用。

a、b和c：分别为0、10和 100 μmol/L CIP。图3 CIP作用前后豚鼠右心室乳头肌动作电位时程(BCL=1 000 ms)

c(CIP)/(μmol·L-1)nRP/mVAPA/mVAPD50/msAPD90/ms0686．50±4．42123．33±5．32116．50±9．57143．83±4．401689．17±5．12125．83±4．22117．33±8．90144．00±5．3010690．67±4．63127．33±3．93118．17±9．30146．17±6．49100690．33±4．41127．00±4．05119．00±8．90156．17±5．19F0．9911．0120．0837．044P0．4170．4080．9690．002

3 讨论

动作电位是细胞膜上多种离子流活动的综合变化过程。Patmore等[7]曾观察到，用1 Hz的频率刺激，(4.2±0.7) g/L SPX、(72.8±26.4) g/L CIP可延长犬浦肯野纤维动作电位的APD90，且SPX的作用大于CIP。该研究以SPX为阳性对照，观察了CIP和LVFX对豚鼠右心室乳头肌动作电位的影响。喹诺酮类药物临床使用剂量为每人200～400 mg/d，实际使用时不同剂量下血药浓度有所差异。该实验中CIP和LVFX的浓度分别设定为1、10和100 μmol/L。虽然实际应用中很难达到100 μmol/L如此高的浓度，但预实验时1和10 μmol/L的CIP并没有表现出延长APD的作用，为了观察更高浓度CIP对APD的影响，最终设置了100 μmol/L浓度组。

实验结果显示，3种药物对豚鼠右心室乳头肌动作电位的RP和APA均无影响，与Bischoff等[8]的报道一致，可能这3种药物对心室肌细胞的Na+通道无明显作用。心肌细胞动作电位复极2期离子流为L型钙电流(ICa-L)和延迟整流钾电流(IK)，复极3期的离子流主要为IK。任何原因引起的ICa-L增强或IK减弱均可使APD50延长，IK减弱可使APD90延长。该研究结果显示，SPX可延长APD50和APD90，并且随浓度增加作用增强；CIP对APD50没有影响，仅在100 μmol/L时延长APD90；LVFX虽有延长APD50的趋势，但并没有统计学意义，其延长APD90的作用随浓度增加而增强。研究结果提示这3种药物可以影响复极化2期和3期的离子流，但目前尚未有氟喹诺酮类抗菌药影响ICa的报道，推测它们可能是通过抑制IK而延长动作电位时程，但其离子流机制还需进一步实验证实。

有研究者[9-10]曾报道CIP的心脏不良反应发生率非常低。虽然该实验的研究对象是离体豚鼠右心室乳头肌，实验结果并不能完全说明这3种药物对人体心肌细胞的影响，但作者认为该研究对临床仍有一定的提示意义。临床医师使用喹诺酮类药物时应优先考虑CIP，慎用SPX，并在应用过程中注意用药剂量；有心律失常病史、患严重心血管疾病、老年患者或电解质紊乱的患者应慎用喹诺酮类药物[11-12]。

[1]张俊,李林虎,刘明亮.与氟喹诺酮类抗菌药治疗相关的风险[J].国外医药(抗生素分册),2014,35(6):250

[2]温爱萍,贾国强.101例环丙沙星不良反应报告回顾性分析[J].中国药物应用与监测,2014,11(1):34

[3]孟庆纯.环丙沙星的临床应用及不良反应分析研究[J].中国卫生标准管理,2015,6(17):97

[4]杨月琴,韩志云.环丙沙星致不良反应46 例文献分析[J].中国药房,2012,23(28):2672

[5]谭莉莉.喹诺酮类抗菌药物的临床不良反应[J].中国药物警戒,2013,10(2):92

[6]蓝晓红,周永刚.QT间期延长综合征相关药物的合理应用及防治概述[J].中国药学杂志,2015,50(10):829

[7]PATMORE L,FRASER S,MAIR D,et al.Effects of sparfloxacin, grepafloxacin, moxifloxacin, and ciprofloxacin on cardiac action potential duration[J].Eur J Pharmacol,2000,406(3):449 [8]BISCHOFF U,SCHMIDT C,NETZER R,et al.Effects of fluoroquinolones on HERG currents[J].Eur J Pharmacol,2000,406(3):341

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(2016-05-06收稿 责任编辑王 曼)

Effects of ciprofloxacin and levofloxacin on cardiac action potential in right ventricle papillary muscles of guinea pigs

LIUFang,QIAOLei,CHENWenchao,KONGChunyan

DepartmentofPhysiology,BasicMedicineFaculty,HenanMedicalCollege,Zhengzhou451191

ciprofloxacin;levofloxacin;right ventricle papillary muscle;action potential;guinea pig

Aim: To examine the effects of ciprofloxacin(CIP) and levofloxacin(LVFX) on cardiac action potentials in right ventricle papillary muscles of guinea pigs.Methods: The right ventricle papillary muscles of guinea pigs were treated with oxygen-saturated Tyrode continuous perfusion. Cumulative concentration dosing method was used to join CIP or LVFX in perfusion and the drug concentration in turn reached to 0,1,10 and 100 μmol/L. The time of resting potential(RP)，amplitude of action potential(APA)，action potential duration of 50% repolarization(APD50) and APD90were recorded by conventional microelectrode techniques. Sparfloxacin(SPX) was the positive control, and 6 pigs in each group. Results: The three drugs had no effect on RP or APA(P>0.05). SPX could prolong APD50and APD90, and the effects enhanced with the concentration increasing(P<0.001). LVFX could not prolong APD50(P=0.110), but could prolong APD90, and this effect enhanced with the increase of the concentration(P<0.001). CIP had no effect on APD50,and could extend APD90only at dose of 100 μmol/L(P=0.002). Conclusion: CIP and LVFX at large dose could prolong the action potential duration of right ventricle papillary muscles of guinea pigs, and have potential cardiac toxicity.

10.13705/j.issn.1671-6825.2017.01.005

*河南省基础与前沿技术研究计划项目 142300410469;河南省高等学校青年骨干教师资助计划项目 2014GGJS-199

R331.3