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1、基础研究氟卡尼对兔左室壁心肌细胞兴奋性的不同影响*摘要 目的观察钠通道阻滞剂氟卡尼对兔左室壁内、外膜侧心肌细胞电兴奋活动的影响。方法采用冠状动脉灌注兔左室楔形组织块标本，用银-氯化银电极记录跨壁心电图，浮置玻璃微电极记录内、外膜侧心肌细胞动作电位，观察正常情况及细胞外高钾情况下，氟卡尼(10 mol/L)对跨壁心电图和内、外膜侧心肌细胞动作电位兴奋性的影响。结果氟卡尼对内、外膜侧心肌细胞动作电位兴奋性的影响不同;正常台式液情况下，加入氟卡尼后，当刺激频率加快至 2 8 3 8 Hz 时，9 例标本中有 7 例出现外膜侧动作电位脱失的现象;细胞外高钾情况下，加入氟卡尼后，刺激频率为 1 3 2
2、1 Hz 时，9 例标本中有 7 例出现外膜侧动作电位脱失的现象。结论本实验观察到，兔左室内、外膜侧心肌细胞兴奋性存在差异，经氟卡尼干预后，二者之间兴奋性的差异表现明显;当静息膜电位减小，细胞膜电位去极化，心肌细胞兴奋性降低时，阻断 Na 通道可使内、外膜侧心肌细胞兴奋性的差异更显著。关键词 电生理学;氟卡尼;左心室楔形标本;兴奋性;动作电位DOI:10 13333/j cnki cjcpe 2015 02 013网络出版时间:2015 4 1 10:55网络出版地址:http:/www cnki net/kcms/detail/42 1421 20150401 1055 013 html中图
3、分类号972+2331 3+8文献标识码A文章编号1007 2659(2015)02 0147 04The different effects of flecainide on the excitability of myocardial cells in rabbit left ventricular LI Jia-na1，SHUJuan1，YANG Lin1，WANG Dan1，LIU Meng1，SHI Meng1，YAN Gan-xin2 1 Department of Cardiology，First Affliated Hospi-tal，School of Medicine of
4、 Xian Jiao Tong University，Xian 710061，China;2 Department of Cardiology，the Second Hospitalof Yulin City，Yulin 719000，Shanxi，China;3 Main Line Health Heart Center，Wynnewood，PA 19096，USACorresponding author:SHU Juan，E-mail:jshu2005126 com Abstract ObjectiveObserve the effect of flecainide，sodium chan
5、nel blocker，on rabbit left ventricular about its elec-trical excitation activity of epicardial and endocardium myocardial cellsMethodsUsing the wedge tissue specimen of rab-bit left ventricular and recording transmural electrocardiogram(ECG)with a silver-silver chloride electrode，recording ac-tion p
6、otential of myocardial cells with floating glass microelectrode，we observed the effects of flecainide(10 mol/L)on theaction potential excitability of epicardium(Epi)and endocardium(Endo)myocardial cells under normal circumstances andcase of increasing extracellular potassium concentrationesultsThe e
7、ffects of flecainide on the action potential excitabili-ty of myocardial cells were different between Epi and Endo Under normal circumstances，after adding flecainide，when stim-ulation frequency accelerated to 28 38 Hz，in all nine preparations，we observed seven preparationsepicardial action po-tentia
8、l droping out Increasing extracellular potassium concentration，the same phenomenon was observed seven in nine prepa-rations when stimulation frequency accelerated to 13 21 HzConclusionOur experimental results suggest，the excita-bility of myocardial cells is different between Epi and Endo of rabbit l
9、eft ventricle，the differences between the two perform-ance obviously after flecainide intervention When the resting membrane potential decreases，the membrane potential depolar-ized，decreasing the excitability of myocardial cells，then blocking Na channel，the differences between Epi and Endo aremore o
10、bviously Chinese Journal of Cardiac Pacing and Electrophysiology，2015，29(2):147 150 Key words Electrophysiology;Flecainide;Wedge tissue specimen of left ventricular;Excitability;Action potential*国家自然科学基金资助项目(编号:81070162)作者单位:1西安交通大学第一附属医院心内科，教育部环境与疾病相关 基 因 离 子 通 道 病 重 点 实 验 室(陕 西 西 安710061)2榆林市第二医院心
11、内科(陕西榆林 719000)3Main Line Health Heart Center，Wynnewood，PA 19096，USA作者简介:李佳娜(1987 )，女(汉族)，陕西榆林人，医学硕士，通讯作者:舒娟，E-mail:jshu2005126 com心脏不同部位存在电生理异质性，如心房肌和心室肌、左右心室之间，以及跨室壁的内外膜侧心肌细胞之间，以完成心脏正常的兴奋-收缩偶联过程。近年来，对于跨室壁复极离散度的增大与心律失常发生之间的关系进行了广泛的研究1 3。然而，跨室壁心肌细胞的兴奋性是否存在差异，尤其是当使用阻断心肌细胞钠通道的药物后其兴奋性是否发生改变几乎没有研究。笔者采用冠
12、状动脉灌注兔左室楔形组织块标本为研究对象，观察正常情况及高钾情况下，氟卡尼对离体兔左室跨壁心电图及内、外膜侧心肌细胞动作电位的影响，观察钠通道阻滞剂对离体兔左室内、外膜侧心肌细胞兴奋性的影响。1材料与方法11冠状动脉灌注兔左室楔形组织块标本制备选择体重为 1 8 2 2 kg 的雄性健康家兔 9 只(由西安交通大学医学院动物实验中心提供)，经耳缘静脉注射肝素抗凝后给予 30%的乌拉坦(5 ml/kg)进行麻醉，开胸取出心脏，放入 4高钾液(含 K+24mmol/L)中。经左侧冠状动脉开口，插入冠状动脉插管至回旋支，固定插管后，用正常台氏液灌流，台式液温度维持在(35 7 0 1)，灌注压维持在
13、 3545 mmHg，持续向台式液中输入 95%O2和 5%CO2的混合气。根据灌注范围制备左心室楔形组织块标本，宽约 1 5 2 0 cm，长约 2 3 cm。起搏电极放置于心尖部内膜侧，给予频率为 1Hz 基础刺激约 1 h 后待组织块稳定，开始实验。1 2记录和观察指标跨壁心电图的记录:将银-氯化银电极放入台氏液中，将电极的正极置于组织块的内膜侧，负极置于组织块的外膜侧，电极放置位置距内、外膜侧距离分别约为 1 0 1 5 cm。跨膜动作电位的记录:用两个浮置玻璃微电极分别记录内、外膜侧心肌细胞的动作电位，外膜侧动作电位在外膜靠近心底部记录，内膜侧动作电位在心内膜两侧乳头肌肉中间记录。观
14、察加入氟卡尼后，跨壁心电图和内、外膜侧心肌细胞动作电位的变化。1 3药品与试剂台氏液(mmol/L):NaCl 129，KCl 4，CaCl218，NaH2PO42H2O 09，MgSO47H2O05，NaHCO320，C6H12O6H2O 55，实验当天配制。高钾台氏液(mmol/L):KCl 6，余成份同台式液，实验当天配制;氟卡尼 25 mg(Sigma 公司)配制成母液，使用时以台式液稀释至终浓度。1 4实验分组及刺激和记录方式实验分为两部分，氟卡尼对兔左室内、外膜心肌细胞电活动的影响，设立自身空白对照组(n=9):灌流台式液;氟卡尼组(n=9):灌流台氏液中加入 10 mol/L 的
15、氟卡尼。氟卡尼在细胞外高钾情况下对兔左室内外膜心肌细胞电活动的影响，同样设立自身空白对照组(n=9):灌注高钾台式液;氟卡尼组(n=9):灌流高钾台氏液中加入 10 mol/L 的氟卡尼。实验各组的基础刺激频率为 1 Hz。开始实验后，在频率为 1 Hz 的情况下记录跨壁心电图和内外膜侧心肌细胞动作电位;继之给予频率为 0 5 Hz 的刺激 10 min 并记录上述指标，此后给予 1 Hz 的刺激恢复 1 min 后，将刺激频率从 2 Hz 开始每 20 s 增加 0 1 Hz，对照组逐渐递增至 4 Hz，氟卡尼组逐渐加快频率直至出现外膜侧心肌细胞动作电位脱落的现象，最快频率未超过 3 8 H
16、z，期间持续记录观察指标。此后，持续灌流加入 10 mol/L 氟卡尼的台式液 20 min 使药物充分作用于标本，刺激方式和记录方式同对照组;记录时间为每一时间段结束之前的 30 60 s。1 5统计学处理采用配对卡方检验的 Fisher 精确分析法分析数据，以 P 0 05 为差异有显著性。2结果2 1氟卡尼对内、外膜侧心肌细胞电活动的不同影响对照组在刺激频率从 0 5 4 Hz 基础刺激周长(BCL)为 2 000 250 ms 不断变化的过程中，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈1 1扩布传导(图 1);氟卡尼组，刺激频率较慢(0 5 2 7 Hz，即 BCL 为2000 ms 370 ms
17、)时，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈1 1扩布传导(如图 2A);而加快刺激频率(2 8 3 8 Hz，即 BCL 为 357 263 ms)时，9 例标本中有 7例(P 0 05)出现外膜出现动作电位脱落的现象(如图 2B、C、D、E)，表现为内膜心肌细胞动作电位呈5 4，4 3，3 2甚至2 1向外膜扩布传导。刺激频率为 2 Hz，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈11扩布传导图 1对照组跨壁心电图及内、外膜侧心肌细胞动作电位2 2氟卡尼在细胞外高钾情况下对内、外膜侧心肌细胞电活动的不同影响对照组在刺激频率从 0 54 Hz(BCL 为2 000 250 ms)的逐渐增加过程中，内、外膜心肌细胞动
18、作电位始终呈1 1扩布传导(如图 3);氟卡尼组，刺激频率较慢(0 5 1 2 Hz，即BCL 为 2 000 833ms)时，内、外膜心肌细胞动作电位始终呈1 1扩布传导(如图 4A);而加快刺激频率(1 3 2 1 Hz，即 BCL 为769 476ms)时，在9 例标本中有 7 例(P 0 05)出现外膜动作电位脱落现象(如图 4B、C)，表现为内膜心肌细胞动作电位呈43，4 2，甚至2 1向外膜扩布传导。841氟卡尼对兔左室壁心肌细胞兴奋性的不同影响A 刺激频率为 2 Hz，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈1 1扩布传导;B为29 Hz，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈5 4传导;C 为2 9
19、 Hz，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈4 3传导;D 为3 Hz，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈3 2传导;E 为 3 Hz，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈2 1传导图 2氟卡尼对内、外膜心肌细胞动作电位的影响刺激频率为 1 Hz，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈1 1扩布传导图 3对照组在细胞外高钾情况下跨壁心电图及内、外膜侧心肌细胞动作电位3讨论心肌细胞的兴奋性主要取决于静息电位的大小和阈电位的水平，而钠通道的状态又是决定阈电位的主要因素，故心肌细胞兴奋性的变化主要取决于细胞膜上钠通道的激活与失活，钠通道激活时，钠离子快速内流，引起心肌细胞的除极并形成动作电位的0相。快钠通道的激活与开放呈电压依赖性
20、4，A 刺激频率为 1 Hz，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈1 1扩布传导;B为14 Hz，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈43传导;C 为1 8 Hz，内、外膜侧心肌细胞动作电位呈4 2和21传导图 4氟卡尼在细胞外高钾情况下对内外膜心肌细胞动作电位的不同影响心肌细胞膜的静息电位 90 mV 与钠通道激活开放的最佳电压 80mV 十分靠近，这使得处于静息电位的心肌细胞已具有兴奋性。除极后快钠通道迅速失活，在整个复极过程中，钠通道始终处于失活状态，心肌组织处于有效不应期时钠通道始终不能被再次激活;处于相对不应期时，心肌细胞的兴奋性已开始恢复，部分钠通道可被激活;当钠通道全部恢复，可被再次激活，心肌兴
21、奋性恢复。氟卡尼属 Ic 类抗心律失常药，可阻滞心脏钠电流(INa)，并呈频率依赖性，即在心率较快时阻滞作用增强，而在正常节律时其阻滞作用减弱5。本实验中观察到加入氟卡尼之后，跨壁心电图上 QS 波增宽，尤其在刺激频率较快情况下增宽更明显，此现象即是氟卡尼阻滞细胞膜上钠通道所致，快频率下其阻滞作用更强。当刺激频率增快到一定程度(28 3 8 Hz)时，内、外膜心肌细胞电活动出现传导阻滞现象，即外膜心肌细胞动作电位出现脱落。Cord-eiro 等6 在实验中曾经观察到内、外膜心肌细胞钠通道密度没有明显的差异，还发现外膜侧心肌细胞Na 通道的半数失活电压为 83mV，内膜侧为 75mV，因此，在除
22、极过程中左室外膜侧心肌细胞 Na 通941中国心脏起搏与心电生理杂志 2015 年第 29 卷第 2 期道失活较内膜早，兴奋性较内膜低，笔者推测加入氟卡尼后内、外膜心肌细胞的钠通道被抑制，此时外膜心肌细胞钠通道失活较内膜早，兴奋性较内膜低，故兴奋产生后向外膜传导扩布易出现传导阻滞现象，结合氟卡尼使用依赖性作用特点，该现象在刺激频率较快情况下更容易出现。在增加细胞外钾离子浓度的情况下，上述传导阻滞现象更容易出现。当细胞外钾离子浓度升高后，膜内外钾离子浓度差减小，钾离子平衡电位减小，静息电位也随之降低，细胞膜部分去极化，细胞兴奋性降低，易出现传导延迟甚至传导阻滞。因此，在细胞外高钾的情况下，氟卡尼
23、引起内、外膜心肌细胞电活动传导阻滞现象更容易出现;综合两部分实验结果，氟卡尼作用于内、外膜心肌细胞钠通道后，内、外膜侧心肌细胞兴奋性发生不同变化，提示内、外膜侧心肌细胞动作电位这种差异性表现与钠通道有着直接的关系。本实验结果提示临床医生，在需要使用 Ic 类抗心律失常药治疗快速型心律失常时，尤其是合并一些使细胞外钾离子浓度增加的病理情况，如肾功能衰竭、急性心肌缺血7 等病理情况时，细胞外钾离子升高8，静息膜电位水平降低，细胞膜部分去极化，此时快钠通道活性降低，心肌细胞兴奋性降低，同时心肌细胞兴奋性恢复时间也延长，导致冲动传导减慢，易出现传导阻滞现象，是诱发折返性心律失常的潜在危险因素。因此，在
24、临床上对于该类药物的选择及用量必须严格掌握，对指导临床用药具有实际意义。参考文献1Extramiana F，Antzelevitch C Amplified transmural dispersion ofrepolarization as the basis for arrhythmogenesis in a canine ventricu-lar-wedge model of short-QT syndromeJ Circulation，2004，110:36612Piktel JS，Jeyaraj D，Said TH，et al Enhanced dispersion of repo-l
25、arization explains increased arrhythmogenesis in severe vs thera-peutic hypothermiaJ Circ Arrhythm Electrophysiol，2011，4:793Opthof T，Coronel Transmural dispersion in LQT3 and arrhythmo-genesis J Cardiovascular es，2005，68，3364Tfelt-Hansen J，Winkel BG，Grunnet M，et a1 Inherited cardiac dis-eases caused
26、 by mutations in the Navl 5 sodium channelJ J Car-diovasc Electrophysiol，2010，21:1075丁世芳 氟卡尼的特性及其在心房颤动中的应用J 中国心脏起搏与心电生理杂志，2005，19(6):5066Cordeiro JM，Mazza M，Goodrow，et al Functionally distinct so-dium channels in ventricular epicardial and endocardial cells con-tribute to a greater sensitivity of th
27、e epicardium to electrical depres-sionJ Am J Physiol Heart Circ Physiol，2008 295(1):H1547Shaw M，udy Y Electrophysiologic effects of acute myocardial is-chemia:a theoretical study of altered cell excitability and action po-tential duration J Cardiovascular esearch，1997，35:2568Yan GX，Chen J，Yamada KA，Contribution of shrinkage of extracel-lular space to extracellular K+accumulation in myocardial ischaemi-a of the rabbitJ The Journal of Physiology，1996，490，215051氟卡尼对兔左室壁心肌细胞兴奋性的不同影响