鈣敏感受體激活對缺血再灌注兔心臟電生理特性的影響*

李海濤

海南省人民醫(yī)院心臟中心 海口 570311

雖然再灌注心律失常的發(fā)生機制目前尚未完全明確，但研究[1]證實再灌注時存在一過性的胞內(nèi)鈣超載，表明其發(fā)生可能與細胞內(nèi)鈣離子的水平與分布高度相關(guān)。近期研究證實缺血性心律失常的發(fā)生主要起源于折返激動[2]，缺血時由于受到低能量及低氧供的影響，心肌離子通道功能在一定程度上被抑制，而由于各部位離子通道的密度、分布及種類的不同，導致了其抑制程度的不一致，從而引起動作電位在缺血心肌中呈現(xiàn)不均一性，易于發(fā)生折返激動，而對于一過性鈣超載的抑制能夠有效遏制缺血再灌注心律失常的發(fā)生[3]。相關(guān)研究[4]還證實，在大鼠心肌組織存在鈣敏感受體(calcium-sensing receptor，CaSR),其功能主要是維持鈣離子穩(wěn)態(tài)，在心肌缺血再灌注損傷過程中，CaSR參與了細胞內(nèi)鈣超載的發(fā)生。但目前對于CaSR是否影響再灌注心律失常的發(fā)生及是否與電生理指標的改變有關(guān)尚無明確的結(jié)論。因此，作者應用心臟缺血再灌注家兔模型，觀察CaSR激活對再灌注心律失常的影響。

1 材料與方法

1.1心臟缺血再灌注動物模型的制備以家兔冠脈結(jié)扎模擬心臟缺血再灌注過程。以30 g/L戊巴比妥鈉溶液30 mg/kg靜脈注射麻醉家兔，將銀制電極植入動物皮下記錄體表心電圖，經(jīng)胸骨正中切口切開胸廓, 剪開心包并暴露左前降支，在第一對角支分出處遠端3 mm處平行放置一根縫線打一活結(jié)進行結(jié)扎，其標志為模擬心電圖ST段明顯抬高，結(jié)扎局部心肌由紅色轉(zhuǎn)為暗白色。30 min后解開活結(jié)，恢復血流灌注3 h。開胸后，用微型注射器吸取體積分數(shù)10%甲醛溶液0.5 mL注入兔上腔靜脈與右心房交界處的竇房結(jié)區(qū)域進行化學消融，以抑制竇房結(jié)功能，避免竇性心律對程序電刺激的干擾。在家兔心率下降至60 min-1以下后開始程序電刺激。

1.2實驗分組選取成年新西蘭大耳白兔80只，雌雄不拘，體質(zhì)量2～3 kg，由武漢大學人民醫(yī)院實驗動物中心提供。動物隨機分組，按1.1制備模型；將CaSR激動劑鹽酸R-568(Tocris公司)溶于DMSO中，術(shù)前新鮮配制，加入10 mL生理鹽水中,于麻醉后冠脈結(jié)扎開始前30 min分別按0.00(未用藥組)、0.01、0.10和1.00 μmol/(L·kg)的劑量經(jīng)微量泵耳緣靜脈輸入，給藥速度為10 mL/h,分別于給藥前、給藥后15 min、缺血時相和再灌注時相進行電生理指標的測定。每個時相每種處理組5只動物。

1.3電生理指標測定用三維式液壓操縱器將拉制的尖端為0.5 μm、內(nèi)充3.0 mmol/L KCl、阻抗為15～20 MΩ玻璃微電極插入心肌，其中一微電極垂直插入外層心室肌細胞，另一微電極垂直插入內(nèi)層心室肌細胞，引出細胞內(nèi)動作電位并錄入計算機，用Acknowledge 3.72 軟件對動作電位進行圖像分析，計算出動作電位由0期至復極達90%的時間(APD90)，APD90為連續(xù)測定的20個值的平均值；計算最大跨室壁復極離散度(TDR)，TDR為內(nèi)外膜間同一軸向位點上APD90最大值與最小值之間的差值。

1.4程序電刺激方式S1S2刺激設(shè)置為S1S2=81, S1S1間期定為1 000 ms, S1S2間期從200 ms開始，步長為10 ms行負掃直至達到不應期或達到如下任何一種電生理現(xiàn)象出現(xiàn)為止：刺激呈21激動心室??；出現(xiàn)室性心動過速(ventricular tachycardia,VT)、室撲或室顫(ventricular fibrillation,VF)；出現(xiàn)動作電位電交替。

1.5統(tǒng)計學處理用SPSS 13.0進行統(tǒng)計學分析。采用4×4析因設(shè)計的方差分析對各組APD90及TDR進行比較，檢驗水準α=0.05。

2 結(jié)果

2.1各組室性心律失常誘發(fā)率在再灌注時相，0.01、0.10和1.00 μmol/(L·kg)組的惡性室性心律失常誘發(fā)次數(shù)均多于0.00 μmol/(L·kg)組。詳見表1。

2.2各組APD90及TDR的比較見表2～4。與未用藥組比較，各藥物處理組缺血時相APD90顯著延長，但TDR無明顯改變；在再灌注時相，各藥物處理組APD90和TDR均顯著延長。

表1 各組VT與VF誘發(fā)次數(shù)(n=5)

表2 各組內(nèi)膜APD90的比較(n=5) ms

F時間=23.147，F(xiàn)組間=68.241，F(xiàn)交互=18.624，P均<0.001。

表3 各組外膜APD90的比較(n=5) ms

F時間=26.771，F(xiàn)組間=44.734，F(xiàn)交互=17.352，P均<0.001。

表4 各組外膜TDR的比較(n=5) ms

F時間=9.014，F(xiàn)組間=11.249，F(xiàn)交互=16.624，P均<0.001。

3 討論

既往研究證實在心肌缺血再灌注相關(guān)心律失常的發(fā)生中，由于能量物質(zhì)不足可以引起心肌細胞線粒體氧化磷酸化功能障礙，與其鄰近的肌漿網(wǎng)受到一過性鈣離子及活性氧族物質(zhì)超載影響，使心肌細胞內(nèi)鈣離子轉(zhuǎn)運體系運作異常[5]，導致心肌細胞膜動作電位時程的震蕩；缺血心肌和正常灌注心肌之間邊界區(qū)域不應期的離散度增加，導致細胞自律性增高及心肌組織間傳導阻滯，引起折返性心律失常[6]，這類鈣超載主要發(fā)生在再灌注期，且主要是由于鈉鈣交換異常及L-型鈣通道的開放所引起[7]。

CaSR屬G蛋白偶聯(lián)受體家族，在維持心肌細胞鈣離子穩(wěn)態(tài)方面起重要作用[8]。既往研究[9]已證實CaSR在缺血心肌表達增加，其激活可引起肌漿網(wǎng)內(nèi)鈣釋放增加，導致細胞內(nèi)游離鈣增加，是不同于經(jīng)典缺血相關(guān)鈣超載機制的另一細胞內(nèi)鈣離子調(diào)節(jié)途徑。

該實驗中，作者發(fā)現(xiàn)，在鹽酸R-568作用后，缺血再灌注模型動物心肌室性心律失常發(fā)生率顯著增加，缺血時相APD90延長，再灌注時相TDR明顯增大，提示CaSR激活增加了心肌電生理不均一性，再灌注階段該受體進一步激活可引起外鈣內(nèi)流增加，使胞漿內(nèi)鈣離子大量增加，加劇缺血心肌一過性鈣超載的發(fā)生，損害了細胞內(nèi)膜電位穩(wěn)定性，從而使電興奮發(fā)生碎裂和碰撞，易于形成折返，使整個心臟室性心律失常發(fā)生閾值降低。

綜上所述，鈣敏感通道在缺血再灌注心律失常的發(fā)生中有其獨特的地位，可作為此類心律失常治療的一個新靶點。

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