張雪梅 董亞玲 李云云 楊琳 薛小臨 嚴(yán)干新

氟卡尼、普羅帕酮等Ⅰc類抗心律失常藥物(AAD)在心律失常的治療中仍起重要作用,用于心房顫動藥物轉(zhuǎn)復(fù)竇性心律一線用藥以及無器質(zhì)性心臟病的室上性心動過速、長QT3型綜合征的治療及Brugada綜合征的診斷等[1－7]。CAST 研究結(jié)果及后續(xù)研究提示心肌缺血時局部高鉀與氟卡尼致心律失常作用相關(guān),但目前就鉀離子水平對Ⅰc類AAD作用安全性影響尚無明確說明及臨床應(yīng)用指導(dǎo)。筆者就單純鉀離子濃度在氟卡尼對離體心肌組織電-機(jī)械活動作用中的影響為研究目的,初步從組織水平探究鉀離子濃度對Ⅰc類AAD 作用的影響以期為臨床安全用藥提供相關(guān)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要試劑 氟卡尼(Flecainide acetate salt):分子量474.39,規(guī)格100 mg,Sigma公司(美國)生產(chǎn)。烏拉坦(氨甲酸乙酯):生理鹽水配制,濃度為30%,使用劑量為5 ml/kg,上海山浦化工有限公司生產(chǎn)。肝素:規(guī)格:2 ml,12 500 IU/支;用法:200 IU/kg,上海第一生化藥業(yè)有限公司生產(chǎn)。NaCl、KCl、CaCl2、MgSO4·7 H2O、Na H2PO4·2H2O、Na HCO3、C6H12O6·H2O,均為國產(chǎn)分析純,由廣東化學(xué)試劑公司提供。

1.2 左室楔形標(biāo)本制備 成年家兔,雌雄不拘,體重2.2～2.8 kg,由西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院動物中心提供。經(jīng)耳緣靜脈分別注射肝素200 IU/kg和20%的烏拉坦5 mg/kg進(jìn)行抗凝和麻醉。開胸后連同心包取出心臟,放入4℃的高鉀心臟停跳液中,經(jīng)左冠狀動脈開口處插入自制冠狀動脈插管,固定插管并給予高鉀心臟停跳液灌流,其成分除KCl含量為24 mmol/L,其余成分和濃度與正常臺氏液相同。灌注良好的左室與未得到灌注的心臟其余部分邊界清晰,沿此邊界剪下即得到左室楔形組織塊標(biāo)本。隨后,將實(shí)驗(yàn)標(biāo)本放入裝有臺氏液的恒溫浴槽中,并改為正常臺氏液(K＋3.5 mmol/L)灌流。在整個實(shí)驗(yàn)過程中,灌注壓保持在25～33 mm Hg之間。動脈灌注液及浴槽水溫均維持在(35.7±0.1)℃。對實(shí)驗(yàn)標(biāo)本施加基礎(chǔ)刺激,刺激周長為1 000 ms,標(biāo)本穩(wěn)定1 h后開始實(shí)驗(yàn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程 由對照組及3.5、5.5、7.0三個實(shí)驗(yàn)組組成,每組7例左室楔形組織塊。對照組,灌注鉀離子濃度為3.5 mmol/L 臺氏液;3.5、5.5、7.0三個實(shí)驗(yàn)組分別灌注鉀離子濃度為3.5、5.5、7.0 mmol/L臺氏液,臺氏液中均加入濃度10μmol/L 的氟卡尼。平衡后均給予以下順序刺激:頻率為0.5 Hz[基礎(chǔ)刺激周長(BCL)2 000 ms]電刺激10 min→頻率為1 Hz(BCL1 000 ms)電刺激1 min→頻率為2 Hz(500 ms)電刺激0.5 min;實(shí)驗(yàn)組每組先給予含氟卡尼臺液灌注15～20 min(BCL 1000ms),待藥物充分作用、電-機(jī)械活動穩(wěn)定后給予上述順序刺激,記錄跨壁心電圖(ECG)、靜息電位以及收縮力。記錄時間為每一時間段結(jié)束之前的30～60 s。在實(shí)驗(yàn)過程中,藥物的作用時間約30 min,使藥物充分作用。

1.4 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的記錄 跨壁ECG 的記錄:定義QRS波時限為自刺激尾跡至J點(diǎn)的時程(ms);QT間期為QRS 波起點(diǎn)至T 波降支終點(diǎn)之間的時程(ms);T 波峰-末間期(Tp-e)間期為T 波頂點(diǎn)至終點(diǎn)之間的時程(ms),該時程反映了跨心室壁復(fù)極離散程度(TDR)。心肌收縮力的記錄:將肌力換能器掛鉤連于左室楔形標(biāo)本上部正中,并將信號輸入多道生理記錄儀(成都儀器廠RM6240BD 型),記錄心肌的等長收縮力(g)。由于心肌收縮力起始設(shè)置的人為差異較大,因而選取對照組刺激周長2 000 ms時的收縮力為100%,其余收縮力測值以與基礎(chǔ)值的百分比值為變量(%),統(tǒng)計收縮力變化情況。

1.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過RM6240B/C軟件進(jìn)行采集和分析,QRS波時限以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,經(jīng)GraphPad Prism6進(jìn)行統(tǒng)計分析。對于多個樣本均數(shù)之間的比較采用單因素方差分析,對于兩組間的比較采用t檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有顯著性。

2 結(jié)果

2.1 四組QRS波時限的對比 對照組刺激頻率由低到高(0.5 Hz→1 Hz→2 Hz)變化時,跨壁ECG 中QRS波時限正常并基本不隨刺激頻率的改變而變化(P＞0.05)(圖1A);氟卡尼灌注后,兔左室心肌傳導(dǎo)明顯延長,該現(xiàn)象具有快頻率依賴性;而氟卡尼濃度一定(10μmol/L)時,增加灌注液中鉀離子濃度,氟卡尼的上述作用被明顯放大(圖1B、C、D),甚至在鉀離子濃度為5.5 mmol/L 時2例標(biāo)本在給予頻率2 Hz的刺激時出現(xiàn)QRS波成比例脫漏現(xiàn)象,需進(jìn)一步加大刺激電壓才能引起心肌興奮及傳導(dǎo)。而鉀離子濃度為7.0 mmol/L,給予頻率為2 Hz的刺激時QRS波均有脫漏,ECG 呈文氏現(xiàn)象改變(圖2)。(四組QRS波時限變化見表1)。

表1 四組在不同刺激頻率時QRS波時限的比較/ms

圖1 氟卡尼(10μmol/L)作用下,不同K＋濃度對兔左室心肌QRS波時限等的影響

圖2 氟卡尼(10μmol/L),增加鉀離子濃度至7.0 mmol/L,在刺激頻率為2 Hz時兔左室心肌興奮性顯著降低甚至喪失,間斷QRS波脫漏,ECG 呈文氏現(xiàn)象改變

2.2 QT 間期及Tp-e間期的比較 給予氟卡尼作用后,隨鉀離子濃度升高及刺激頻率改變,4 組間QT 間期及Tp-e間期的變化無顯著差異(P均＞0.05),見表2、3。

表2 四組不同刺激頻率下QT 間期的比較/ms

表3 四組不同刺激頻率下Tp-e間期的比較/ms

2.3 四組左室心肌收縮力的比較 對照組左室心肌收縮力隨刺激頻率的增加而增強(qiáng),即“正性收縮力-頻率階梯效應(yīng)”,簡稱“正階梯效應(yīng)”[8](圖3A)。給予氟卡尼灌注后,心肌收縮力顯著減弱,并且正階梯效應(yīng)隨之減弱;而氟卡尼濃度一定(10μmol/L)時,增加灌注液中鉀離子濃度,氟卡尼負(fù)性肌力作用更為顯著,正階梯效應(yīng)進(jìn)一步減弱(圖3B、C、D),甚至在5.5及7.0實(shí)驗(yàn)組,相對快頻率(1 Hz、2 Hz)刺激下,心肌收縮力強(qiáng)度在刺激頻率增快的過程中無明顯增強(qiáng)(P＞0.05),心肌收縮力的正階梯效應(yīng)進(jìn)一步減弱。

圖3 四組左室心肌收縮力的比較

表4 四組不同刺激頻率下心肌收縮力的比較/%

3 討論

該實(shí)驗(yàn)以心肌組織為研究對象,可直觀觀察到鉀離子濃度變化對氟卡尼作用的影響趨勢。氟卡尼阻斷快鈉通道引起傳導(dǎo)減慢以及該現(xiàn)象的頻率依賴特性早被人們熟知[9],其對快鈉通道的阻斷作用有很強(qiáng)的電壓依賴性[10]。鉀離子濃度在實(shí)驗(yàn)濃度下由低到高,靜息電位向去極化方向偏移,快鈉通道部分失活,給予電刺激后除極超射幅度及速率顯著減小,因而氟卡尼對快鈉通道阻滯導(dǎo)致心肌傳導(dǎo)減緩甚至傳導(dǎo)阻滯的作用更為顯著;此外,鉀離子濃度升高導(dǎo)致細(xì)胞膜靜息電位向去極化方向偏離,激活狀態(tài)下的快鈉通道從氟卡尼的阻滯中解除緩慢,當(dāng)刺激頻率加快時,由于鈉通道尚未完全脫離阻滯,不能完全恢復(fù)至備用狀態(tài),心肌興奮性及傳導(dǎo)性顯著減弱,表現(xiàn)出更為顯著的頻率依賴性傳導(dǎo)減慢。當(dāng)鉀離子濃度進(jìn)一步增高,靜息電位進(jìn)一步減小,刺激頻率加快后可興奮鈉通道明顯減少,出現(xiàn)興奮喪失及傳導(dǎo)阻滯,表現(xiàn)為心電圖上QRS波脫漏及文氏現(xiàn)象的發(fā)生。

在一定心率范圍內(nèi)心肌收縮力具有“正階梯效應(yīng)”,本研究再次證實(shí)氟卡尼負(fù)性肌力作用,且該作用受細(xì)胞外鉀離子濃度影響。心肌收縮力與鈉電流的強(qiáng)度及持續(xù)時間相關(guān),鈉內(nèi)流導(dǎo)致膜電位變化進(jìn)而引起L-型鈣通道開放,通過電機(jī)械耦聯(lián)引起心肌收縮。加快刺激頻率可增加細(xì)胞內(nèi)Na＋而引起細(xì)胞膜反向Na＋-Ca2＋交換的增強(qiáng),升高細(xì)胞內(nèi)Ca2＋濃度,增強(qiáng)心肌收縮力。而細(xì)胞膜鈉-鈣反向交換與肌漿網(wǎng)對鈣的移出及重攝取也對心肌收縮力及正階梯效應(yīng)影響顯著。Na＋的輕度改變即會影響細(xì)胞內(nèi)鈣濃度及其對收縮力的影響。氟卡尼的負(fù)性肌力作用取決于藥物對開放狀態(tài)的鈉通道的親和力及鈉通道從阻滯中的恢復(fù)時間,鈉通道恢復(fù)時間越長,對鈣內(nèi)流影響越大,負(fù)性肌力作用越強(qiáng),增加藥物劑量及加快刺激頻率后對心肌收縮力的抑制越強(qiáng)[11]。亦有研究發(fā)現(xiàn)氟卡尼的負(fù)性肌力作用與其對L 型鈣通道的阻斷關(guān)系密切,并且其負(fù)性肌力的作用的貢獻(xiàn)大于阻斷鈉通道引起鈉鈣交換減小而導(dǎo)致的肌力減弱[12]。此后在兒茶酚胺敏感性多形性室性心動過速相關(guān)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),氟卡尼的負(fù)性肌力作用還可能與直接阻斷肌漿網(wǎng)Ry R2受體抑制鈣瞬變過程有關(guān)[13]。本研究鉀離子濃度條件下,隨鉀離子濃度的增加,氟卡尼負(fù)性肌力作用增強(qiáng),正階梯效應(yīng)減弱,其機(jī)制可能與鈉通道的阻滯作用增強(qiáng)以及高鉀對L型鈣通道的阻滯增強(qiáng)相關(guān)。

缺血缺氧時由于心肌細(xì)胞膜對鉀離子通透性增大,心肌局部細(xì)胞外呈高鉀狀態(tài),使用氟卡尼導(dǎo)致缺血區(qū)域心肌傳導(dǎo)顯著減緩,增加心肌空間電位及不應(yīng)期異質(zhì)性,促進(jìn)折返性室性心律失常發(fā)生。此外,高鉀狀態(tài)下氟卡尼負(fù)性肌力作用被放大且正階梯效應(yīng)消失也是加重心力衰竭增加死亡率的重要原因之一。臨床上,氟卡尼已不建議使用于器質(zhì)性心臟病患者,而在常規(guī)適應(yīng)證的使用中,亦可見寬QRS波心動過速甚至相關(guān)惡性心律失常發(fā)生,該研究提示血鉀的監(jiān)測對于安全用藥尤為重要。