艾司洛尔对心室肌细胞动作电位及L型钙离子通道的影响

　　　　　　作者：鲁洋 李淑梅 张文杰 张小昊

【摘要】 目的 观察艾司洛尔对豚鼠心室肌细胞动作电位(AP)和L型钙离子通道的影响。方法 Langendorff离体心脏逆向灌流法分离豚鼠心室肌细胞，随机选取心室肌细胞分为正常对照组和艾司洛尔(50 μmol/L和100 μmol/L)组。应用全细胞电流钳模式记录心室肌细胞AP，应用电压钳模式记录L型钙离子通道电流(ICaL)。结果 艾司洛尔(100 μmol/L )可使心肌细胞AP时程APD20、APD50明显缩短(P<0.05)，心室肌细胞ICaL峰值电流明显降低(P<0.05)。结论 艾司洛尔缩短心室肌细胞AP时程和抑制钙通道可能是其抑制交感风暴的机制之一。

【关键词】 艾司洛尔;心肌细胞学;动作电位;钙通道，L型

交感风暴是指24 h内发作2次或2次以上的室速或室颤。其发生的根本原因是交感神经的过度兴奋，导致室速和室颤反复发作，需要反复多次的电复律。近年发现β受体阻滞剂不仅对室上性心律失常有效，还能有效抑制交感风暴引起的反复室速、室颤〔1〕。艾司洛尔(Esmolol) 为超短效、具有心脏选择性的β1 受体阻滞剂，对各种室上性心律失常都有显著疗效，具有半衰期短、清除率高、起效迅速、无蓄积作用等优点〔2，3〕，但对心室肌细胞离子通道的作用机制国内尚无报道。本研究旨在探讨艾司洛尔对心肌细胞离子通道的作用机制。

　　1 材料与方法

　　1.1 动物、药品与仪器 雌性豚鼠，体重300～350 g，吉林大学实验动物中心提供。艾司洛尔由齐鲁制药厂提供，国药准字(1999) X231 (1) 号。CEZ2400型膜片钳放大器为日本产品。

　　1.2 单细胞动作电位(AP)的记录方法 应用胶原酶常规分离豚鼠心室肌细胞〔4〕。将尖端直径范围为1～1.5 μm的微电极抛光后冲灌电极液，电阻为2～5 MΩ。将已加正压的微电极缓慢插入浴液，直至接触心肌细胞，去除正压，用注射器抽吸以形成10～20 cmh3O的负压。当电极尖端与细胞膜表面形成1～5 GΩ封接电阻时，用力吸破电极尖端上的膜片，形成全细胞记录。应用电流钳方法，给予时程10 ms、1次/s、幅度为1～2 nA的电流脉冲，引导出豚鼠心室肌细胞的AP，并输入计算机分析AP的幅度(action potential amplitude，APA)、静息电位(resting potential，RP)及动作电位复极20%、50%、90%时程(action potential duration，APD20、APD50、APD90)各项指标。

　　1.3 全细胞钙通道电流的记录方法〔4〕 玻璃微电极冲灌电极液后，在细胞外液中电极电阻为 2 ～ 5 MΩ。电极形成1 GΩ以上高阻封接后，吸破电极尖端下的细胞膜片，形成全细胞记录方式。应用电压钳方式，将保持电压设置在-50 mV，命令电压从-50～+60 mV，阶跃10 mV，持续时间300 ms，记录到不同钳制电压下的L型钙通道电流(ICaL)，用Clamp6.0 软件采集、分析和处理数据。

　　1.4 记录AP及ICaL电流所需溶液 记录AP所用灌流液(mmol/L)：NaCl 137，KCl 5.4，MgCl2 1.0，CaCl2 1.8，HEPES 5，Glucose 10，用5 mol/L NaOH将pH调至7.4。记录AP电极内液(mmol/L)：KCl 140，MgCl2 2，EGTA 2，CaCl2 1.8，HEPES 5，Na2ATP 10，用1 mol/L KOH将pH调至7.2。实验在室温在22℃～24℃进行。记录ICaL的电极液(mmol/L)：CsCl 130，ATP 2，EGTA 5，HEPES 5，用CsOH调pH值至7.3。细胞外液(mmol/ml)：CaCl2·2h3O 2，MgCl2 1，TetraethyammoniumCl (TEACl) 135，Glucose 10，4Aminopyridine (4AP)5，HEPES 10，用TMAOH调pH至7.4。

　　1.5 实验分组 随机选取豚鼠心室肌细胞分为正常组、艾司洛尔50 μmol/L组和100 μmol/L组。

　　1.6 统计学方法 采用同一细胞给药前后自身对照，实验数据用x±s表示，组间比较采用配对t检验。

　　2 结 果

　　2.1 艾司洛尔对豚鼠心室肌细胞AP的影响 小剂量(50 μmol/L)艾司洛尔对RP、APA和APD无明显作用，大剂量(100 μmol/L)可明显降低APD20和 APD50的时程(P<0.05)。见表1和图1。

　　2.2 艾司洛尔对豚鼠心室肌细胞ICaL的影响 将保持电压设置在-50 mV，命令电压从-50～+60 mV，阶跃10 mV，持续时间300 ms，可记录到不同钳制电压下的ICaL。艾司洛尔20 μmol/L可阻断此内向电流，说明记录到的电流是ICaL〔4〕。50 μmol/L的艾司洛尔使ICaL的峰值电流幅值从正常的(3.11±0.58)pA/pF降低到(2.7±0.67)pA/pF，100 μmol/L的艾司洛尔使ICaL的峰值电流幅值从正常的(3.2±0.52)pA/pF降低到(2.44±0.48)pA/pF(P<0.05)，但ICaL电压依赖性不变，即外液对ICaL的激活电位、峰值电位、反转电位及I～V曲线的形态轨迹均无影响，原始实验图形见图1。表1 艾司洛尔对豚鼠心室肌细胞AP的影响

　　3 讨 论

　　交感风暴是心源性猝死的重要机制，其发生原因是交感神经的过度兴奋，大量儿茶酚胺释放，改变了细胞膜离子通道的构型，使大量钠、钙离子内流，钾离子外流，引起恶性室性心律失常。静注β受体阻滞剂是治疗心室电风暴的惟一有效方法。曾有学者报道1例急性冠脉综合征患者，入院4 h先后发作6次室颤，且发作间期逐渐缩短，胺碘酮和利多卡因均不能预防室颤发作，静脉推注倍他乐克2.5 mg后交感风暴平息〔5〕。本院心内科1例心梗患者反复室颤、室速，多次除颤效果不佳，静脉推注艾司洛尔后，室颤、室速发作停止。

　　国外有研究表明艾司洛尔能逆转交感风暴时的多种离子通道异常，这些机制都与其抗心律失常的作用相关〔6，7〕。本研究表明：虽然小剂量艾司洛尔对RP、APA和APD作用不明显，但大剂量艾司洛尔能明显降低心肌细胞的AP及心室肌细胞ICaL峰值电流，显著降低心室肌细胞钙离子内流，对心室肌ICaL有抑制作用，这种作用可能与其能有效终止室颤、室速发作有关。与倍他乐克等其他β受体阻滞剂比较，艾司洛尔可在体内迅速分布和消除，分布半衰期仅2 min，清除半衰期为9 min。对于反复室颤、室速的患者，应用艾司洛尔可在几分钟内迅速达到预期效果，并在撤药后其作用能在较短时间内消失。因此，恶性心律失常发作时，应尽早应用艾司洛尔，特别是在常用的抗心律失常药物无法达到预期效果时，及时应用艾司洛尔能迅速平息交感风暴，提高抢救的成功率。

参考文献

　1 单兆亮，王玉堂，王思让，等.艾司洛尔对犬急性心肌梗死后再灌注性心律失常的预防作用〔J〕.中华心血管病杂志，1998;26(3):2301.

　　2 杨慧君，王生池.静脉用小剂量艾司洛尔治疗室上性心律失常〔J〕.中国新药与临床杂志，2002;21(5)：314.

　　3 游 凯，严晓伟，任洪智，等.静脉艾司洛尔治疗快速室上性心律失常临床疗效及安全性评价〔J〕.中华心血管病杂志，1996;24(6):4047.

　　4 张文杰，李 丽，赵春燕，等.人参苷单体Rb1对缺血心室肌细胞动作电位及L型钙离子通道的影响〔J〕.吉林大学学报(医学版)，2007;33(6)：97881.

　　5 张 萍.交感风暴〔J〕.临床心电学杂志，2007;16(1):745.

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　　7 Arlock P，Wohlfart B，Sjberg T，et al.The negative inotropic effect of esmolol on isolated cardiac muscle〔J〕.Scand Cardiovasc，2005;39(4):2504.