參麥注射液對低鉀心肌自律細(xì)胞電生理特性的影響*

溫曉競，張三明，陳彥靜，焦 宏，馬建偉，王雪芳

(1．河北北方學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理教研室，河北張家口 075000;2．河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院心臟內(nèi)科，河北張家口 075000;3．中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)基礎(chǔ)理論研究所，北京 100700)

參麥注射液對低鉀心肌自律細(xì)胞電生理特性的影響*

溫曉競1，張三明2，陳彥靜3△，焦 宏1，馬建偉1，王雪芳1

(1．河北北方學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理教研室，河北張家口 075000;2．河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院心臟內(nèi)科，河北張家口 075000;3．中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)基礎(chǔ)理論研究所，北京 100700)

目的:探討在低鉀灌流液灌流情況下，家兔心肌自律細(xì)胞電位的變化特點以及參麥注射液的干預(yù)作用。方法:采用細(xì)胞內(nèi)玻璃微電極記錄技術(shù)，描記家兔離體竇房結(jié)起搏細(xì)胞和左心室流出道慢反應(yīng)自律細(xì)胞的電活動，分別記錄正常灌流液和低鉀灌流液，以及低鉀灌流液+參麥注射液灌流情況下的跨膜電位曲線，測量出MDP、APA、Vmax、VDD和RPF。結(jié)果:與在正常灌流液中比較，低鉀灌流20 min后，竇房結(jié)P細(xì)胞和左心室流出道慢反應(yīng)自律細(xì)胞的VDD和RPF均顯著加快;而低鉀灌流液中加入?yún)Ⅺ溩⑸湟汉螅c低鉀對照比較，2種自律細(xì)胞的VDD和RPF均明顯減慢。MDP、APA和Vmax在低鉀灌流和加入?yún)Ⅺ溩⑸湟汉笞兓鶡o統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論:家兔心肌自律細(xì)胞在細(xì)胞外低鉀時自律性顯著升高，參麥注射液可明顯減小其自律性變化。

參麥注射液;低鉀;竇房結(jié);左心室流出道;動作電位

心律失常是常見的心血管疾病，屬于中醫(yī)“心悸”、“怔忡”、“脈結(jié)代”等范疇。臨床常用的西藥抗心律失常藥，因治療量與中毒量接近，在治療過程中易加劇原有癥狀或誘發(fā)新的心律失常。而中藥比較溫和，副作用較小，因此受到越來越多臨床醫(yī)師的青睞。參麥注射液(shenmai injection，SMI)由紅參和麥冬組方而成，具有益氣固脫、養(yǎng)陰生津、生脈之功效，是臨床治療心血管疾病的常用注射液，對心律失常也有較好的療效［1］。低鉀血癥是指血清鉀低于3.5 mmol/L，可引起多種心律失常，包括房性和室性早搏、竇性心動過速、陣發(fā)性房性或交界性心動過速、房室傳導(dǎo)阻滯，甚至造成室性心動過速和室顫［2］。但其機(jī)制尚未完全闡明，且低鉀時心臟自律細(xì)胞的電活動變化也報道較少。因此，本實驗觀察了在低鉀灌流液的影響下，竇房結(jié)優(yōu)勢起搏細(xì)胞和左心室流出道慢反應(yīng)自律細(xì)胞的動作電位變化以及參麥注射液的干預(yù)作用，旨在深入探討低鉀誘發(fā)心律失常的機(jī)制，并為參麥注射液在臨床的廣泛應(yīng)用提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 動物及分組

健康新西蘭白兔，雌雄不拘，體質(zhì)量2.0～2.5 kg，由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院實驗動物研究所提供。按隨機(jī)數(shù)字表法將心電圖描記正常的家兔18只分為竇房結(jié)起搏細(xì)胞組和左心室流出道自律細(xì)胞組，每組各9只。

1.2 藥品和試劑

參麥注射液(神威藥業(yè)有限公司，國藥準(zhǔn)字Z13020888，批號11122523，10 ml/支，含紅參、麥冬各1 g);氯化鉀(KCl)、氯化鈣(CaCl2)、氯化鈉(NaCl)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、葡萄糖(Glucose)等試劑均為化學(xué)分析純。

1.3 主要實驗儀器

SWF-1B型高阻抗微電極放大器、RM6280C型多道生理信號采集處理系統(tǒng)、YC-2型程控刺激器、WD-1型微電極拉制儀(成都儀器廠);BT50-1J型蠕動泵(保定蘭格恒流泵有限公司);HS-4(B)型恒溫水浴槽(成都儀器廠);BS-600LI電子天平(上海有聲衡器有限公司)。

1.4 灌流液配制

正常灌流液為改良Locke液，其中成分為(單位:mmol/L)KCl 5.6，CaCl22.1，NaCl 157，NaHCO31.8，Glucose 5.6，pH7.4。灌流之前最后加Glucose，灌流液中持續(xù)通以純O2［3］;低鉀灌流液其中KCl濃度為2.8 mmol/L，其他成分濃度與正常灌流液相同。

1.5 標(biāo)本制備和灌流方法

將家兔擊顱致昏后，自劍突處迅速打開胸腔，剪開心包、暴露心臟，從心臟背側(cè)剪斷相連的各血管，取出心臟用灌流液經(jīng)冠狀動脈沖洗干凈后，參照文獻(xiàn)［3］制備家兔的竇房結(jié)和左心室流出道標(biāo)本。

心肌標(biāo)本采用恒溫恒速方法灌流。浴槽內(nèi)的灌流液由恒溫水浴泵加熱并維持恒溫，經(jīng)蠕動泵恒速泵入。灌流液溫度維持在(36.5±0.5)℃，灌流速度為5 ml/min。2組標(biāo)本均先采用正常灌流液灌流，然后改用低鉀灌流液灌流，最后加入?yún)Ⅺ溩⑸湟汗嗔鳎?00 ml灌流液中加入2.5 ml原藥，故參麥注射液的濃度為2.5%［4］。

1.6 觀測指標(biāo)

每種灌流液灌流時均采用連續(xù)記錄方式，灌流時間20 min。觀測指標(biāo)包括:①竇房結(jié)優(yōu)勢起搏細(xì)胞的最大舒張電位(maximal diastolic potential，MDP)、動作電位幅值(amplitude of action potential，APA)、0期最大除極速率 (maximalrateof depolarization of phase 0，Vmax)、4期自動除極速率(velocity of diastolic depolarization of phase 4，VDD)和自發(fā)放電頻率(rate of pacemaker firing，RPF);②左心室流出道自律細(xì)胞的MDP、APA、Vmax、VDD 和RPF。

1.7 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用用藥前后的自身對照，各項觀測指標(biāo)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，數(shù)據(jù)間比較采用單因素方差分析，P ＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 參麥注射液對低鉀灌流家兔竇房結(jié)起搏細(xì)胞動作電位的影響

表1圖1顯示，家兔竇房結(jié)優(yōu)勢起搏(P)細(xì)胞在正常灌流液中穩(wěn)定20 min后描記動作電位，然后用低鉀灌流液灌流，連續(xù)記錄其電位變化，發(fā)現(xiàn)其最大舒張電位(MDP)的絕對值逐漸減小，動作電位幅值(APA)也有所變小，最大除極速率(Vmax)漸漸加快，但在20 min時間里變化無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05);連續(xù)記錄20 min后，測得P細(xì)胞動作電位的4期自動除極速率(VDD)和自發(fā)放電頻率(RPF)均顯著加快(P＜0.01)。向低鉀灌流液中加入?yún)Ⅺ溩⑸湟汉螅c低鉀對照組比較，MDP絕對值和APA增大，Vmax減慢，但20 min后變化仍不明顯(P＞0.05);給藥20 min后可觀察到VDD和RPF顯著變慢(P＜0.05或P＜0.01)。

表1 參麥注射液對低鉀灌流竇房結(jié)起搏細(xì)胞的電生理影響(±s)

表1 參麥注射液對低鉀灌流竇房結(jié)起搏細(xì)胞的電生理影響(±s)

注:與對照組比較:＊＊P＜0.01;與低鉀灌流組比較:#P＜0.05，##P＜0.01

分組 例數(shù) 時間(min) MDP(mV) APA(mV) Vmax(V/s) VDD(mV·s－1) RPF(bpm) 對 照 組 9 20 －62.37±5.89 65.06±6.31 5.06±1.28 50.96±4.92 147.14±11.56 低 鉀 灌 流 組 9 20 －56.17±8.30 57.36±9.05 5.47±0.85 69.87±6.51＊＊185.17±13.22＊＊低鉀+參麥灌流組 9 20 －60.73±6.18 62.68±8.73 5.38±0.96 54.79±7.33#159.31±12.94##

2.2 參麥注射液對低鉀灌流家兔左心室流出道慢反應(yīng)自律細(xì)胞動作電位的影響

表2圖2顯示，左心室流出道自律細(xì)胞在正常灌流液中穩(wěn)定20 min后，描記正常動作電位，然后采用低鉀灌流液灌流。連續(xù)記錄20 min后發(fā)現(xiàn)，最大舒張電位(MDP)的絕對值和動作電位幅值(APA)均小幅下降(P＞0.05)，最大除極速率(Vmax)也略有增加(P＞0.05)，4期自動除極速率(VDD)明顯變快(P＜0.05)，自發(fā)放電頻率(RPF)顯著加快(P＜0.01)。向低鉀灌流液中加入?yún)Ⅺ溩⑸湟汉螅B續(xù)記錄20 min，測得的數(shù)據(jù)與低鉀對照組比較，MDP絕對值和APA略有加大，Vmax稍稍減小，變化均無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05);VDD和RPF出現(xiàn)明顯減慢(P＜0.05或P＜0.01)。

表2 參麥注射液對低鉀灌流左心室流出道自律細(xì)胞的電生理影響(±s)

表2 參麥注射液對低鉀灌流左心室流出道自律細(xì)胞的電生理影響(±s)

注:與對照組比較:*P ＜0.05，＊＊P ＜0.01;與低鉀灌流組比較:#P ＜0.05，##P＜0.01

組別 例數(shù) 時間(min) MDP(mV) APA(mV) Vmax(V·s－1) VDD(mV·s－1) RPF(bpm) 對 照 組 9 20 -58.74±6.03 56.25±5.20 11.06±1.27 33.12±5.69 135.19±13.72 低 鉀 灌 流 組 9 20 -54.23±8.45 52.14±8.22 13.30±2.08 45.76±6.55*167.83±15.28＊＊低鉀+參麥灌流組 9 20 -57.90±9.11 54.72±9.01 11.94±1.77 35.84±8.67#142.11±16.10##

3 討論

低血鉀是臨床常見的電解質(zhì)紊亂，可造成嚴(yán)重的心律失常，近年來臨床報道［5］較多，但從心肌自律細(xì)胞入手研究其機(jī)制的報道鮮見。心室流出道是指左心室的主動脈前庭和右心室的動脈圓錐，教研室的前期工作表明，左心室流出道組織細(xì)胞具有自律性，屬于慢反應(yīng)自律細(xì)胞［3-6］。而臨床病例觀察也發(fā)現(xiàn)，某些心律失常的發(fā)生與心室流出道的形態(tài)結(jié)構(gòu)或功能異常有關(guān)［7］。有實驗研究表明，家兔左心室流出道自律細(xì)胞的跨膜電位特征及其離子電流基礎(chǔ)，與竇房結(jié)的P細(xì)胞相似［3］。因此，本實驗針對2種自律細(xì)胞在低鉀灌流時以及參麥注射液干預(yù)后的電位變化特點進(jìn)行記錄和分析。

從實驗結(jié)果可以看出，竇房結(jié)P細(xì)胞和左心室流出道自律細(xì)胞在低鉀灌流液中，4期自動除極速率(VDD)和自發(fā)放電頻率(RPF)明顯加快。P細(xì)胞的4期自發(fā)性除極離子流包括延遲整流K+電流(IK)、背景 Na+電流(IB)和 ICa，T通道介導(dǎo)的 T型Ca2+電流(ICa，T)。P細(xì)胞受到細(xì)胞外低鉀刺激后，VDD和RPF顯著增加，表明其自律性增大，可能與低鉀導(dǎo)致的細(xì)胞膜對K+的通透性降低，使K+外流的衰減速度加快相關(guān);另外一個原因可能為細(xì)胞外K+濃度降低之后對Ca2+內(nèi)流的抑制作用減弱，導(dǎo)致T型Ca2+電流增強(qiáng)。左心室流出道自律細(xì)胞動作電位的特征與P細(xì)胞相似，而其在細(xì)胞外低鉀時的改變也表現(xiàn)為自律性的升高，其具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步的深入研究。

圖1 參麥注射液對低鉀灌流竇房結(jié)起搏細(xì)胞的電生理影響

圖2 參麥注射液對低鉀灌流左心室流出道自律細(xì)胞的電生理影響

參麥注射液(Shenmai injection，SMI)源自古方生脈散，由紅參和麥冬組方而成。人參是五加科植物人參的干燥根，蒸熟晾干或烘干后稱紅參，其味甘微苦、性溫，歸肺、脾、心經(jīng)，有大補(bǔ)元氣、生津止渴、安神等功能。人參中含有人參皂苷、揮發(fā)油、有機(jī)酸、維生素、多種糖類和微量元素等成分，其中人參皂苷為治療心臟疾病的主要有效成分［8］。麥冬是百合科植物麥冬的干燥塊根，其味甘、微苦、性微寒，入心、肺、胃經(jīng)，具有養(yǎng)陰潤肺、益胃生津、清心除煩等功效。麥冬中富含多種皂苷、多糖及黃酮等有效成分［9］。人參和麥冬均為名老中醫(yī)治療快速性心律失常的高頻藥［10］，二者組方、藥性相輔相成，具有擴(kuò)張冠脈、改善心肌代謝、抗心律失常的功效。

本實驗還觀察到，參麥注射液對低鉀灌流情況下，P細(xì)胞和左心室流出道自律細(xì)胞的跨膜電位干預(yù)作用，是使其VDD和RPF明顯減慢，即顯著降低二者的自律性。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證實，人參皂苷Rb1對各種原因?qū)е碌男穆墒С＞兄委煾纳谱饔茫ㄐ募∽月尚栽龈摺惓Ｗ月尚耘c觸發(fā)活動致沖動形成異常等［8］。另有實驗研究［11］發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Re對心肌細(xì)胞的Na+通道和Ca2+通道均有阻滯效應(yīng)，因而可以減少Na+、Ca2+內(nèi)流，同時可增強(qiáng)延遲整流K+電流，這三方面影響均可降低自律細(xì)胞的自律性。此外，麥冬總皂苷也有抗心律失常的功效［9］。有臨床觀察［12］發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗塞(AMI)早期易發(fā)生低鉀血癥，一般表現(xiàn)為心肌興奮性增強(qiáng)，可出現(xiàn)心悸和心律失常。而我們前期的研究［13］表明，參麥注射液能明顯緩解AMI后的心室重構(gòu)，改善其心功能。現(xiàn)又證明，其在低血鉀時的抗心律失常效應(yīng)，為其更廣泛地臨床應(yīng)用提供了堅實的實驗基礎(chǔ)。

［1］ 劉章碧，嚴(yán)紅玉．參麥注射液治療心律失常的療效觀察［J］．中國醫(yī)學(xué)工程，2013，21(4):81．

［2］ 王迪潯，金惠銘．人體病理生理學(xué)［M］．2版．北京:人民衛(wèi)生出版社，2002:572-577．

［3］ 張曉云，陳彥靜，葛賦貴，等．兔主動脈前庭自律細(xì)胞與竇房結(jié)電生理特性的比較分析［J］．生理學(xué)報，2003，54(4): 405-410．

［4］ 徐叔云，卞如濂，陳修．藥理實驗方法學(xué)［M］．3版．北京:人民衛(wèi)生出版社，2001:202-203．

［5］ 趙廣珍．低鉀血癥致心律失常68例分析［J］．臨床心電學(xué)雜志，2013，22(5):352-353．

［6］ 陳彥靜，葛賦貴．豚鼠主動脈前庭組織的自律性研究和形態(tài)學(xué)觀察［J］．生理學(xué)報，1994，48(5):458-464．

［7］ Srivathsan K S，Bunch T J，Asirvatham S J，et al．Mechanisms and utility of discrete great arterial potentials in the ablation of outflow tractventriculararrhythmias［J］．Circ Arrhythm Electrophysiol，2008，1(1):30-38．

［8］ 陳梅卿，李衛(wèi)華，石桂秀．人參皂苷Rb1對心血管系統(tǒng)的藥理作用研究進(jìn)展［J］．醫(yī)學(xué)綜述，2015，21(3):506-509．

［9］ 于學(xué)康．麥冬的藥理作用研究進(jìn)展［J］．天津藥學(xué)，2012，24 (4):69-70．

［10］ 龐慶榮，陳守強(qiáng)，徐亮，等．名老中醫(yī)治療快速性心律失常用藥頻率分析［J］．世界中西醫(yī)結(jié)合雜志，2015，10(1):133-135．

［11］ Bai CX，Sunami A，Namiki T，et al．Electrophysiological effects of ginseng and ginsenoside Re in guinea pig ventricular myocytes ［J］．Eur J Pharmacol，2003，476(1):35-44．

［12］ 曾凡永．急性心肌梗死患者早期血鉀變化與心律失常的關(guān)系［J］．中國現(xiàn)代醫(yī)生，2010，48(31):35-40．

［13］ 李建東，溫曉競，陳彥靜，等．參麥注射液對急性心肌梗塞大鼠心功能和心室重構(gòu)的影響［J］．中國中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)雜志，2007，13(6):422-424．

R285．5

B

1006-3250(2015)10-1235-03

2015-02-24

河北省教育廳青年基金資助項目(2011203);張家口市科技局科技攻關(guān)項目(0711046D-13)

溫曉競(1973-)，女，河北深州人，副教授，醫(yī)學(xué)碩士，從事心臟生理及中藥對心臟保護(hù)作用的研究。

陳彥靜(1966-)，女，河北人，教授，醫(yī)學(xué)博士，從事心血管疾病的基礎(chǔ)研究，Tel:010-64089029，E-mail: chenyj010@163．com。