美西律對兔楔形心肌動作電位時程、跨壁復極離散及索他洛爾口服后改變的影響

蔣芬芬 張玲瑋 江力勤 張建勤

美西律對兔楔形心肌動作電位時程、跨壁復極離散及索他洛爾口服后改變的影響

蔣芬芬 張玲瑋 江力勤 張建勤

目的探討美西律、索他洛爾、索他洛爾+美西律口服后對家兔左心室楔形心肌組織塊電生理特性的影響。方法建立冠狀動脈灌注的家兔左心室楔形心肌組織塊模型，應用浮置玻璃微電極和心電圖同步記錄技術，觀察美西律、索他洛爾、索他洛爾+美西律口服后對家兔內外層心肌細胞的動作電位時程（APD）、跨壁復極離散（TDR）的影響。結果美西律組內、外膜心肌細胞的APD、Q-T間期及TDR在不同刺激周長下均較對照組縮短，索他洛爾組均較對照組延長，且以內膜延長為主（均P＜0．05），索他洛爾+美西律組較對照組僅輕微延長，差異無統(tǒng)計學意義，但較索他洛爾組縮短（P＜0．05）。美西律組、索他洛爾+美西律組心律失常發(fā)生率與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義，索他洛爾組心律失常發(fā)生率高較對照組升高（P＜0．05）。結論美西律可明顯縮短內、外膜心肌細胞的APD、Q-T間期，并可減小心肌細胞的TDR，索他洛爾相反，抗心律失常同時容易導致心律失常，聯(lián)合應用美西律可逆轉索他洛爾對兔心肌電生理的不利作用，從而提高安全性。

動作電位時程；跨壁復極離散度；楔形心肌組織塊

索他洛爾是一種具有延長動作電位時程兼有β1、β2受體阻滯作用的廣譜抗心律失常藥物，在治療室上性、室性心律失常方面表現(xiàn)出了較為顯著的效果,但是由于索他洛爾抗心律失常同時極易導致惡性心律失常如尖端扭轉型室性心動過速（TdP）的發(fā)生，從而限制了其臨床應用。有研究顯示美西律可以逆轉索他洛爾導致的復極離散增加及隨之產(chǎn)生的觸發(fā)活動增加，但也有研究發(fā)現(xiàn)美西律對于縮短索他洛爾引起的Q-T間期及動作電位延長無效[1-3]。本研究建立了冠狀動脈灌注的兔左心室楔形心肌組織塊模型，應用內、外兩層心室肌浮置玻璃微電極和心室內外跨壁心電圖同步記錄技術，分別觀察了美西律、索他洛爾、索他洛爾+美西律口服后對兔心肌組織動作電位時程、Q-T間期和復極離散的影響，探討美西律是否能夠逆轉索他洛爾導致的Q-T間期延長及復極離散增加，為臨床上抗心律失常藥物的聯(lián)合應用提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料雌性新西蘭大白兔由浙江省醫(yī)學科學院實驗動物中心提供[生產(chǎn)許可證號：SCXK（浙）2009-0039]，體重1.5～2.5kg。主要儀器:喂養(yǎng)用灌注針（自制）；ME-200A型微電極放大器，LEAD-2型電子蠕動泵，MP-200型微電極拉制器，HW-1000型超級恒溫水浴，GL-2型離體心臟灌流系統(tǒng)，BL-420S型生物機能實驗系統(tǒng)，以上儀器均由成都泰盟科技有限公司生產(chǎn)。主要試劑：臺氏液（自備），心臟停跳液（自備），美西律（上海信誼藥廠有限公司生產(chǎn)，批號：國藥準字H31021874，50mg×100片），索他洛爾（山東魯南貝特制藥有限公司，批號：國藥準字H20000238，80mg×24片）。

1.2 方法

1.2.1 實驗分組將20只大白兔應用簡單隨機抽樣法分為4組，每組分別連續(xù)4周按如下方法喂養(yǎng)：（1）空白對照組：每天給予7ml 5%葡萄糖水+正常飼料；（2）美西律組：每天給予美西律50mg/（kg·d）（藥物溶于7ml5%葡萄糖水）+正常飼料；（3）索他洛爾組：每天給予索他洛爾40mg/（kg·d）（藥物溶于7ml5%葡萄糖水）+正常飼料；（4）索他洛爾+美西律組：每天給予索他洛爾40mg/（kg·d）+美西律50mg/（kg·d）（藥物溶于7ml5%葡萄糖水）+正常飼料。

1.2.2 冠狀動脈灌注的兔左心室楔形心肌組織塊模型的制備[4]喂養(yǎng)過程完成后，經(jīng)耳緣靜脈注射肝素（1 000U/kg）使之肝素化，戊巴比妥鈉30～35 mg/kg麻醉后，開胸迅速取出心臟，置入4℃臺氏液中。采用自制的灌注頭經(jīng)冠狀動脈左側旋支插管，用絲線固定灌注頭，并灌注高鉀停搏液（除KCl為24mmol/L外，其余成分與正常臺氏液成分相同）。從取出心臟到完成動脈灌流的時間應保持在4min以內。由于未灌注的心肌呈紅色，因此很容易鑒別，剪去未灌注部位心肌，即制成左心室楔形組織塊模型。

將標本置于放大鏡下觀察，如液體漏出，應盡量結扎此處血管，以避免該部位灌注不佳。將組織塊模型放入含有正常臺氏液的浴槽中，并同時經(jīng)冠狀動脈灌注正常臺氏液。在整個實驗過程中，灌注壓保持在30～40mmHg，動脈灌注液及浴槽水溫均維持在（37±0.5）℃。模型在浴槽中應固定好，且應位于液面下2～3mm，避免溫度梯度的影響。心室楔形組織塊模型在正式開始實驗記錄前需先穩(wěn)定1h（心電圖若有明顯的ST段抬高或壓低，則應視為標本狀態(tài)不佳，而不再用于實驗）。

1.2.3 電生理記錄指標冠狀動脈灌注的兔左心室楔形組織塊穩(wěn)定地持續(xù)灌流后，標準的微電極（微電極內需加入3mmol/LKCl，電極電阻為10～20 MΩ）將被用來記錄跨壁心電圖以及心內外膜側動作電位[5-6]。將銀-氯化銀電極放入臺氏液中，銀電極固定于組織塊的心內、外膜側。浮置玻璃微電極連接于高輸入阻抗放大器，給予基礎周長（BCL）1 000 ms的電刺激使組織塊平衡，刺激脈寬1～3 ms。待模型和記錄條件穩(wěn)定0.5～1 h后，同步記錄正常臺氏液灌注狀態(tài)下內、外兩層心肌細胞的跨膜動作電位時程（APD）和跨壁心電圖。數(shù)據(jù)保存在BL-420S型生物機能實驗系統(tǒng)連接的電腦相關文件上。

1.3 統(tǒng)計學處理采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件，計量資料以表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗，組間計數(shù)資料比較采用χ2檢驗。

2 結果

2.1 各組不同刺激周長下的心肌細胞APD比較見表1。

表1 各組不同刺激周長下的心肌細胞APD比較

由表1可見，美西律組APD在不同刺激周長下均較對照組縮短（均P＜0.05）；索他洛爾組APD在不同刺激周長下均較對照組延長（均P＜0.05），其中以內膜延長更為明顯；而索他洛爾+美西律組APD較對照組僅輕微延長，差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05），較索他洛爾組均縮短（均P＜0.05），其中以內膜縮短更明顯。

2.2 各組心肌細胞Q-T間期及TDR的比較見表2。

表2 各組心肌細胞Q-T間期及TDR的比較

由表2可見，美西律組Q-T間期及TDR在不同刺激周長下均較對照組縮短（均P＜0.05）；索他洛爾組Q-T間期及TDR在不同刺激周長下均較對照組延長（均P＜0.05）；而索他洛爾+美西律組Q-T間期及TDR較對照組僅輕微延長，差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05），較索他洛爾組均縮短（均P＜0.05）。2.3各組心律失常發(fā)生率比較見表3。

表3 各組心律失常發(fā)生率比較[例（%）]

由表3可見，美西律組灌流過程中心律失常發(fā)生率與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；索他洛爾組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；索他洛爾+美西律組與對照組差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），但較索他洛爾組下降，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

3 討論

本研究顯示美西律能夠逆轉索他洛爾導致的心肌細胞動作電位、Q-T間期延長及復極離散增加，并能減輕索他洛爾所致的觸發(fā)活動增加，而這些作用又與不同心肌細胞對美西律的反應不同相關。研究發(fā)現(xiàn)由于心肌細胞膜離子通道分布的不均一性，導致跨心室壁不同細胞層的心肌細胞具有明顯不同的電生理特性：口服快速激活延遲整流鉀電流（Ikr）阻滯劑后，Ikr被阻斷，此時心內膜層和心外膜層心肌由于存在豐富的緩慢延遲整流鉀電流（Iks）成分可以代償被阻斷的Ikr成分，故復極延長不明顯。而M層心肌由于缺乏Iks代償被阻斷的Ikr成分，故復極明顯延長，這樣就導致了TDR的增加。過長的APD引起鈣通道不能及時關閉，進一步導致復極過程中鈣離子的震蕩性釋放而誘發(fā)期前收縮（R on T），同時可與APD較短、已經(jīng)脫離了有效不應期的內膜或外膜層心肌形成“螺旋狀”折返，此時折返環(huán)頭部的心肌組織不斷地去極化并順傳，而折返環(huán)尾部的心肌組織則不斷復極，脫離有效不應期，從而在折返環(huán)頭、尾部之間形成了“可激動間隙”，折返持續(xù)進行下去進而形成TdP。索他洛爾作為一種Ikr阻滯劑，口服后，由于兔心肌細胞內膜缺乏Iks代償Ikr，故其APD較外膜層延長更加明顯，加重不同層次心肌細胞的復極差異，易化了折返的形成，故索他洛爾引起心律失常發(fā)生率較對照組高。我們的研究提示索他洛爾可明顯延長內、外膜心肌細胞的APD、Q-T間期，并可增大心肌細胞的TDR，索他洛爾導致復極離散增加主要是由于它引起內膜APD延長。

美西律作為一種ⅠB類抗心律失常藥物，與其他許多鈉通道阻滯劑類似，對快鈉電流幾乎無影響[7-8]。美西律能逆轉索他洛爾引起的APD延長，主要是因為它能明顯逆轉索他洛爾導致的內膜APD延長，而對外膜影響相對較小，從而進一步逆轉索他洛爾引起的復極離散增加。美西律聯(lián)合索他洛爾能減小心肌復極離散，很大程度上是由于美西律能顯著縮短兔心肌內膜細胞的APD。

索他洛爾抗心律失常同時亦容易導致心律失常發(fā)生，而聯(lián)合應用美西律則可逆轉索他洛爾對兔心肌電生理的作用，因此兩者聯(lián)合應用安全性增加。有報道指出美西律可以對抗在體TdP模型中索他洛爾導致的Q-T間期延長及其致心律失常作用[9]。本研究也為“美西律減少動脈灌注模型的復極離散，防止其TdP發(fā)生是此藥物對心室肌不同層次心肌細胞作用不同”這一假說提供支持。

索他洛爾主要引起內膜APD延長，而外膜APD僅輕度延長，這就增大了心肌細胞的復極離散；應用美西律后引起內外膜APD均縮短，而又以內膜縮短為主，這樣就使原先增大的復極離散又再度減小。這也提示了某些藥物如美西律在抗心律失常藥物組合用藥中的潛在可能性。

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The effect of Mexiletine on rabbit myocardial action potential duration,transmural dispersion of repolarization and the changes induced by Sotalol taken orally

JIANG Fenfen，ZHANG Lingwei，JIANG Liqin，et al.
Department of Cardiology,the First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University,Wenzhou 325000,China

JIANG Liqin,E-mail:jiangliqin@medmail.com.cn

Objective To investigate the effect of Mexiletine,Sotalol and Sotalol with Mexiletine on electrophysiological characteristics of rabbit left ventricle．Methods The effects of Mexiletine,Sotalol and Sotalol with Mexiletine taken orally on action potential duration(APD)and transmural dispersion of repolarization(TDR)of the epicardium and endocardium were observed by simultaneous recording with floating glass microelectrode and electrocardiogram in an established arterially perfused wedge of rabbit left ventricle．Results Under different stimulations,Q-T interval,APD and TDR of the epicardium and endocardium were significantly shortened in Mexiletine group,significantly prolonged in Sotalol group with much more in the endocardium（P＜0．05）,and slightly prolonged in Mexiletine with Sotalol group(P＜0．05）,which was significantly shorter than Sotalol group．The rate of arrhythmia was significantly higher in Sotalol group（P＜0．05）,but not in Mexiletine group and Sotalol with Mexiletine group,compared to control group．Conclusion Mexiletine reduces,while Sotalol increases,APD、Q-T interval and TDR of the epicardium and endocardium．Sotalol has both anti-and pro-arrhythmia effects．Combined application of Mexiletine can reverse the adverse effects of Sotalol on myocardial electrophysiology of rabbit and increase its security．

Action potentialduration;Transmuraldispersion ofrepolarization;Myocardialwedge preparation

2013-02-27）

（本文編輯:馬雯娜）

浙江省自然科學基金資助項目（項目編號：Y2110934）；嘉興市科技計劃項目（項目編號：2013AY21043-6）

325000溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院心內科（蔣芬芬、張玲瑋為溫州醫(yī)科大學在讀研究生）；嘉興學院附屬第二醫(yī)院心內科（江力勤、張建勤）

江力勤，E-mail:jiangliqin@medmail.com.cn