参松养心胶囊对心室肌细胞钾通道的影响

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编者按 细胞膜离子通道结构异常、功能失调是产生心律失常的关键原因。目前的4类抗心律失常西药：钠、钙离子通道阻滞剂，β受体阻滞剂和动作电位延时药（以钾通道阻滞剂为主）中，有的品种因具有抗心律失常药的致心律失常副作用，尤其是导致尖端扭转性心律失常可致患者死亡率升高，加之其远期疗效不佳，这构成了抗心律失常药物临床应用和研发的瓶颈。只有能够改善离子通道紊乱并恢复其正常生理功能的药物，才能阻止心律失常的发生并提高远期疗效。
为此，阜外心血管病医院浦介麟教授等以膜片钳技术为核心，对心肌细胞离子通道蛋白的结构、功能及其与心律失常发生的关系进行了深入研究，并在参松养心胶囊对心室肌细胞钾通道影响的最新研究中，探讨了其治疗心律失常的细胞电生理学作用机制。他们的系列研究在第二届国际络病学大会上进行了报告。其研究结果证实，参松养心胶囊干粉提取溶液对豚鼠单个心室肌细胞内向整流钾电流( IKI)、瞬时外向钾电流（Ito）以及豚鼠心肌细胞延迟整流钾电流（IK）均具有不同程度的阻滞作用。他们继对L 型钙离子通道电流(ICa L)、钠离子通道电流(INa)的研究之后，再次揭示:参松养心胶囊的抗心律失常作用可能是通过对心肌细胞离子通道的影响来实现的。
摘要
目的 观察参松养心胶囊干粉提取溶液对单个大鼠心室肌细胞内向整流钾电流( IKI)、瞬时外向钾电流（Ito）以及豚鼠心肌细胞延迟整流钾电流（IK）的影响。
方法 用酶解法分离单个心室肌细胞，并用全细胞膜片钳技术记录钾通道电流。
结果 当药物浓度为0.5 %时,可以使大鼠心肌细胞IKI内向成分降低，使 －100 mV时IKI电流密度从(-10.78±1.80)pA/pF降至(-7.18±2.05)pA/pF，平均抑制率为（33.1±16.85）%(n=11,P<0.05)，但不改变电流的翻转电位及整流特性。药物同时对Ito电流的瞬时成分有抑制作用，当60 mV时,Ito电流密度从 (-17.13±8.04) pA/ pF降至(-7.74±4.76) pA/ pF，平均抑制率为（50.60±10.77）% (n=6,P<0.05)，稳态失活曲线左移，失活后恢复时间常数增大。当药物浓度为0.5 %时，对IK有电压依赖性抑制作用，当50 mV时对尾电流峰值的抑制率为 （30.77±1.11）%(n=5，P<0.05)。
结论 参松养心胶囊干粉提取溶液对IKI、Ito和IK均具有不同程度的阻滞作用, 这可能是其抗心律失常药理机制的一部分。
参松养心胶囊是由十几种中药组成的复方制剂，方中多数药物均有较好的抗心律失常作用。动物模型研究报告显示，参松养心胶囊能明显抑制药物诱发的心律失常，并对缺血再灌注所致心律失常有明显的保护作用。曾有随机双盲临床试验显示，参松养心胶囊对治疗冠心病心律失常有明显疗效。但未见其对心肌细胞离子通道影响的报告。钾离子通道是影响细胞膜复极的重要通道，本研究采用全细胞膜片钳记录技术，探讨参松养心胶囊对大鼠单个心室肌细胞钾离子通道IKI、Ito的影响，了解其药理作用的电生理机制，为其临床应用进一步提供理论和实验依据。
材料和方法
材料
1.试剂 参松养心胶囊提取干粉，由石家庄以岭药业股份有限公司提供。Ⅱ型胶原酶(collagenase Ⅱ)为Gibico 公司产品。链蛋白酶E为Merck公司产品。N-2-羟乙基哌嗪-N’-2-乙磺酸(HEPES)、乙二醇-双四乙酸(EGTA)、谷氨酸(L-Glutamic acid)、牛磺酸(Taurine)、天门冬氨酸、磷酸肌酸二钠、氯化胆碱(Choline-Cl，ChCl)、氯化钙（CaCl2）、K2ATP为Sigma公司产品。4-氨基吡啶(4-AP) 为Fluka公司产品。其余试剂为国产分析纯，由北京化学试剂公司提供。
2.溶液 ①无钙台氏液(mmol/L)：NaCl 136、KCl 5.4、MgCl2 1.0、NaH2PO4 0.33、HEPES 10、Glucose 10，用NaOH调pH至7.4。②KB液(mmol/L)：KCl 40、KH2PO4 20、MgSO4 3.0、KOH 80、L-谷氨酸50、牛磺酸20、HEPES 10、Glucose 10、EGTA 0.5，用KOH调pH至7.4。③记录全细胞钾电流的灌流液(mmol/L)： Choline-Cl 136、MgCl2 1.2、KCl 5.4、NaH2PO4 0.33、CaCl2 1.8, CdCl2 0.15, HEPES 10、Glucose 10，用LiOH调pH至7.4。记录IK时加1 mmol/L BaCl2以阻断IKI电流。④记录全细胞钾电流的电极内液(mmol/L)：天门冬氨酸钾120、KCl 20、HEPES 5、MgCl2 1.0、 K2 ATP 4、EGTA 10、磷酸肌酸二钠 2，用KOH调pH至7.3。所用电极内液均经过直径0.22 μm微孔滤膜过滤。⑤参松养心胶囊药物溶液的配制：将参松养心胶囊提取干粉，先用无KCl的细胞外灌流液配制成质量浓度0.5％溶液，再调整K+浓度至5.4 mmol/L,离心取上层溶液备用。
3. 动物 雄性SD大鼠，体重250～300 g，由北京维通利华实验动物技术有限公司提供。
方法
1. 单个心肌细胞的分离
参考文献并加以改进，用急性酶解法制备心室肌单个细胞。取大鼠用50 mg/kg戊巴比妥钠腹腔注射麻醉后，开胸取出心脏，在4℃无钙Tyrode液中去除脂肪和心包膜，分离主动脉并插管，行Langendorff心脏灌流（图1），速度为6～8 ml/min。先以无钙台氏液灌流3 分钟（灌注压为20 cm水柱），洗净冠脉内血液，再用低钙酶解液（CaCl2 为0.05 mmol/L低钙台氏液, 含Ⅱ型胶原酶0.4 mg /ml，链蛋白酶E 0.04 mg /ml）循环灌流，大约20 分钟后，将心脏从Langendorff装置上取下，置入室温KB液中，剪去心房和基底部的组织，持眼科镊将心室组织轻轻撕拉，用粗开口的吸管缓慢吹打，使心肌细胞从心肌组织上脱离，获得单个心室肌细胞, 上清液用120目的尼龙过滤网过滤，心肌细胞收藏在含KB液的试管中。整个灌流系统温度保持在37 ℃，所有的灌流液和KB液均通以100 %的O2饱和30 分钟以上。将细胞在室温下静置半小时左右复钙至0.25 mmol/L，室温保存备用。豚鼠心肌细胞的分离方法基本相同。
2. 全细胞膜片钳实验记录
实验前吸取少许富含细胞的KB悬液于0.5 ml的灌流槽中，静置5～10 分钟，待细胞沉底附壁后，用100%O2饱和的细胞外液 实验前吸取少许富含细胞的KB悬液于0.5 ml的灌流槽中，静置5～10 分钟，待细胞沉底附壁后，用100%O2饱和的细胞外液进行表面灌流5～10 分钟，流速约2 ml/分钟。在倒置显微镜(OLYMPUS 1×70)下选择边缘清楚、表面光滑、横纹清晰、无收缩的细胞。实验在22～24 ℃室温下进行。采用Hamill 等人的标准全细胞膜片钳记录方法，在电压钳制模式下记录通道电流。膜片钳放大器(Axopatch 700B，美国Axon公司)，通过A/D和D/A数据转换器（Digidata 1322，美国Axon公司）同计算机相连接。刺激信号及电压、电流输入信号的采集均由软件(pClampex 10.0，美国Axon公司)控制。玻璃毛胚管(中国科学院物理所提供)经微电极拉制仪(p-97，美国Sutter公司)进行4步拉制而成，经抛光仪(MF-830，日本Narishige公司)抛光后尖端直径2～3 μm。充灌电极内液后入水电阻为1.5～3 MΩ，补偿液接电位后，调节三维操纵器(MHW-3，日本NARISHIGE公司)使电极尖端移向细胞表面，形成高阻封接(giga seal)，封接电阻为1 GΩ以上。补偿快电容并吸破细胞膜形成全细胞记录模式。电容测定时给予－10 mV跃阶的刺激，采用Cm=τ·Iss/△V求膜电容。调节慢电容补偿和串联电阻补偿80%～90%以减少瞬时充放电电流和钳位误差。信号经截止频率为1 kHz的4阶贝塞尔低通滤波器，采样率为10 kHz。
在记录时，为避免电流衰减（run down）现象的影响，电极内液中加入ATP，并控制实验在细胞破膜后25 分钟内完成。根据实验设计，将配制好的药物溶液，用恒流蠕动泵以2 ml/分钟速度向细胞灌流槽分别灌流，同时使用整负压吸引装置将废液从灌流槽中吸除。记录方法为破膜后稳定5 分钟记录给药前的电流值，给药5 分钟后记录药物作用下的电流值。采样后数据存贮在电脑硬盘内，供测量及分析用。为消除细胞间误差，电流值以电流密度(pA/pF)表示。
3. 各电流刺激方案设定及观察指标
记录IKI时刺激方案 维持电位(Vh) -40 mV，指令电位-120 mV~0 mV, 跃阶10 mV, 钳制时间400 ms, 刺激频率0.2 Hz。以测试电压-100 mV的IKI稳态电流密度在用药前后的变化作为观察指标。
记录Ito电流电压关系时刺激方案
维持电位(Vh)-90 mV，先给予－40 mV 20 ms前刺激，再给予-40 mV~+60 mV去极化刺激, 跃阶10 mV, 钳制时间400 ms, 刺激频率0.2 Hz。以测试电压60 mV Ito峰值电流密度在用药前后的变化作为观察指标。
记录Ito稳态失活的刺激方案 维持电压－90 mV, 给予400 ms从－120 mV～60 mV跃阶10 mV的前刺激，然后钳制在60 mV 300 ms记录Ito电流，并比较用药前后的变化。