硝苯地平恶化低钾状态下心脏缺血再灌注后舒张功能

冯建宇，肖国胜，金振晓，姚 远，张建英，陈文生，周京军

钾是维持机体正常生理机能不可缺少的电解质，哺乳动物的血钾浓度介于3.5～5.9 mmol/L，在临床高血压、慢性心衰者常伴随不同程度的血钾浓度降低，现通常把血钾浓度＜3.5 mmol/L时界定为低钾血症［1］。目前认为，低钾血症是心源性猝死的重要因素之一，死亡原因可能与患者出现恶性心律失常密切相关。近期我们的研究发现，低钾可使缺血后再灌注心肌产生胞内钙振荡、并降低心功能［2－3］，提示加重胞内钙超载可能是低钾心肌损伤的又一重要机制。因此，探讨低钾血症影响心肌钙稳态的机理有助于揭示其损伤机制，为临床纠治低钾血症提供理论依据。

硝苯地平(Nifedipine)是第一代二氢吡啶类L型钙通道阻断剂，已有研究提示，缺血再灌注期给予硝苯地平可显著减轻心肌缺血再灌注损伤［4］。本实验采用离体心脏灌注模型，首次观察了L型钙通道阻断剂对低钾状态下缺血再灌注后心功能的影响。

1 材料与方法

1.1 实验动物 清洁级SD雄性大鼠，体重(240±20)g，由第四军医大学实验动物中心提供。

1.2 离体心脏灌流、实验指标监测和实验分组 按照常规实施大鼠离体心脏灌流［3］，简要方法为，于实验开始前配制含3.1 mmol/L K+的KH液(低钾液)，成分为(mmol/L):NaCl 140，KCl 1.9，MgSO41.2，KH2PO41.2，CaCl21.25，NaHCO325，Glucose 11。低钾KH液于灌流之前45min以体积分数为95%O2和5%CO2混合气体予以平衡，直至实验结束，温度维持在37℃，pH维持在7.35～7.45。之后，大鼠腹腔内注射3%戊巴比妥钠50mg/kg，肝素1 000 U/kg，麻醉后迅速开胸取心脏，置于4℃低钾KH液。而后将主动脉根部固定于灌流管口，用低钾KH液(37℃)自主动脉口恒压灌注，灌注压为80 mmHg。待心脏复跳后于左心耳后方剪一小口，将带有乳胶球囊(内含少量去离子水)的测压管经二尖瓣插入左心室，测压管另一端经压力换能器(MP 100，BIOPAC Systems，Inc.)与计算机连接。调节球囊内的液体使左室舒张末压(left ventricular end－diastolic pressure，LVEDP)界于5～10 mmHg之间。

实验中全程记录左心室内压(left ventricular pressure，LVP)、左室收缩峰压(left ventricular peak systolic pressure，LVPSP)、LVEDP和左室内压最大变化速率(maximum rates of increase and decrease in left ventricular pressure，±dp/dtmax)的变化。左室发展压(left ventricular developed pressure，LVDP)采用LVPSP－LVEDP计算获得。

大鼠随机分为三组:①对照组(Control组):心脏接受1 h全心缺血，1 h再灌注处理;②低钙处理组(Low Ca2+组):再灌注开始后前15 min采用低钙液灌流，KH液中Ca2+降低至0.5mmol/L，其余条件同①;③硝苯地平处理组(Nifedipine组):于再灌注开始后前10 min给予1 mol/L硝苯地平处理，其余条件同①。

硝苯地平购于Sigma公司，依据文献，其使用浓度为 1 mol/L［5－6］。

2 结果

对照组心脏经1 h缺血、1 h再灌注处理后左室LVDP、+dp/dt和－dp/dt分别降低至缺血前(35.9±5.0)%、(40.7 ±6.1)% 和(40.2 ±5.8)%，LVEDP抬升至(26.3±0.9)mm Hg(图1 和图2)。与对照组相比，低钙处理后左室LVDP、+dp/dt和－dp/dt均升高(P ＜0.05)，LVEDP显著降低(P ＜0.05)(图1和图2)，提示钙超载是低钾状态下心肌损伤的重要原因。

与对照组相比，1 mol/L硝苯地平处理使得LVEDP显著抬高(P ＜0.05)，对 LVDP、+dp/dt和 －dp/dt虽无统计学差异影响，但有降低趋势(图1和2)，提示，硝苯地平恶化心脏舒张功能。

3 讨论

实验观察到，在低钾灌注离体心脏模型中，再灌注早期采用低钙灌注液显著减轻心功能损伤，提示钙超载是低钾灌注中心脏缺血再灌注损伤的重要原因;首次观察L型钙通道阻断剂硝苯地平的心肌作用时发现，硝苯地平进一步抬高缺血再灌注后LVEDP，提示硝苯地平影响低钾灌注心肌的舒张功能。

图1 再灌注早期Control组、Low Ca2+组和Nifedipine组的心功能变化

图2 再灌注早期Control组Low Ca2+组和Nifedipine处理对心功能的影响

心肌钙稳态由L型钙通道、质膜钠钙交换体、质膜钙泵、肌浆网膜钙释放通道(ryanodine受体)、肌浆网膜钙泵等多分子共同调节。课题组之前观察到，质膜钠钙交换体反向交换模式抑制剂KBR7943可拮抗低钾状态下缺血再灌注心肌损伤［2－3］;本实验也观察到，再灌注早期采用低钙液灌注将显著保护心功能，这些结果一致提示，钙超载是低钾状态下心肌损伤的重要原因。L型钙通道是细胞外Ca2+内流的主要介质，理论推测阻断L型钙通道将保护心功能。然而给予其阻断剂硝苯地平后，心脏舒张功能却进一步恶化，因此L型钙通道在低钾状态下心肌缺血再灌注损伤中的作用仍需明确。

L型钙通道蛋白是由孔道形成亚单位(α1)与调节亚单位(α2、β、δ和γ)组成的异源寡聚体，目前已有的阻断剂包括二氢吡啶类，如，硝苯地平，苯并硫氮杂类，如，地尔硫卓和苯基烷基胺类生物碱，如，维拉帕米三类化合物［7］。药物作用机制研究表明，α1亚单位是三类药物作用的共同靶点［7］。本实验观察到，二氢吡啶类药物硝苯地平显著影响缺血再灌注心肌的舒张功能，那么其他钙通道相关药物是否存在类似的心肌作用有待进一步明确。

心肌的舒张过程主要依赖于肌浆网钙泵、质膜钠钙交换体等分子对舒张期钙水平的调节［8］。本实验观察到，硝苯地平恶化低钾灌注心脏缺血再灌注后舒张功能，提示改变肌浆网钙泵、质膜钠钙交换体活性可能是硝苯地平恶化心脏舒张功能的重要原因。长期以来，硝苯地平临床应用是否增加心血管事件一直存在争议［9－10］，本研究结果支持硝苯地平增加心血管事件这一观点，而恶化心脏舒张功可能是重要原因。

总之，本实验结果表明，硝苯地平恶化低钾灌注心肌缺血再灌注后舒张功能，深入阐明其作用机制可为临床用药提供相应的理论依据。

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