中药对心肌细胞钠离子通道的研究进展

匡怡，沙毛毛，邹丽，冯艺，钱薇，王秀秀，任静娜，马宏昕，饶本龙，许正新

作者单位：1 225000 扬州,扬州大学医学院药学系

离子通道在细胞的电活动过程中处于基础地位：既控制静息膜电位、动作电位和其他电信号的形成，还负责离子穿过分泌细胞和上皮细胞、调节细胞体积[1]，在一定程度上决定机体能否正常运转。心肌细胞通过各离子通道调节跨膜离子的电位差来保持心脏的功能状态，一旦其形态、结构、泵和交换体的活动及细胞间耦联状态出现异常，易诱发各种心脏疾病，心律失常是其最常见的表现形式。

分布于心肌细胞膜上的主要载体电流有：INa，ICa(T-,L-,N-)，IK(r,s,ur)、Ito、If、IK(Ca)、IK(Na)、IKir、IK(ATP)、IK(ACh)、ICl、IKP，INa-Ca等。文献显示，这些通道电流中，INa、ICa、及IK是目前治疗心律失常的主要靶点[2]。由于电压门控钠通道（亦称快钠通道）在诸多离子通道中分布最为密集，近年来运用膜片钳技术探究我国传统中药单体、中药有效成分、中药复方制剂直接或间接作用于钠通道研究的报道越来越多，本文对此最新研究成果进行综述，以期为基于中药的新药研究与开发及其在治疗心律失常方面的临床拓展提供理论依据。

1 心肌细胞钠离子通道

1952年，Hodgkin和Huxley使用电压钳技术发现了神经细胞动作电位，它是由电压依赖性钠通道激活后携带Na+内流引发的，由此揭开了神经、肌肉和其他兴奋性细胞电信号现代研究的大幕[3]。电压门控钠通道家族有10种亚型(Nav1.1-Nav1.9,Nax)，由11个基因(SCN1A-SCN11A)编码而成。该通道是一个大体积跨膜蛋白，主要是由离子孔道的功能性α亚基(α-subunit，240-260 kDa)、起辅助调节作用的β亚基(β-subunit，33-36 kDa)和其他内源性调节蛋白称为“通道合作伙伴”构成。其中，Nav1.5是哺乳动物心脏的主要通道，SCN5A是编码Nav1.5通道蛋白α亚基的基因。当心脏0相上升触发初始动作电位时，钠通道迅速开放，细胞外大量Na+内流形成INa，随即迅速转变成失活状态，这种失活状态使心肌细胞无法立即触发下一个动作电位，直到通道逐渐恢复，激活和失活过程确保整个心肌细胞电活动以合适的时间和方向传播，因而使心肌获得必要的协同收缩来推动全身血液[4]。

2 中、西药抗心律失常的现状及瓶颈

临床抗心律失常可通过药物治疗、电除颤、射频导管消融和人造心脏起搏等方式，迄今为止，药物干预仍是治疗的主要手段，几乎所有抗心律失常药都具有致心律失常作用[5]，因此，抗心律失常药物的安全性就成为关注的焦点。例：以心房钠通道为靶点的阻滞剂对心房颤动（房颤）有很好的疗效，但钠通道阻滞剂会同时抑制流经心室的钠电流，进一步诱发心律失常，这一现象在心肌梗死的患者身上表现尤为明显，说明心脏不同部位的钠通道其作用效果也不尽相同。再者，抗心律失常的西药对人体肝肾等脏器有侵入毒性，服用一段时间后，人体可产生耐药性。因此寻找一种安全系数高、特异性强、药效好，不良反应小的抗心律失常药迫在眉睫。

我国传统中医药中有许多关于心律失常的记载和描述，作为具有2000多年悠久历史的中药可给我们提供新的思路，在对古方深入挖掘的基础上，利用现代的先进科学技术，研究中药及其复方制剂在抗心律失常方面的作用，结合临床疗效，探索并发现具有良好效果的成分（包括单方、复方或单体），从理论上来说，此方面工作的开展对提高中药临床应用的科学性具有很大裨益。

3 中药单体及有效成分

3.1 蛇床子素蛇床子口服觉辛、苦、凉，性温，微毒；入肾、脾二经，主要活性成分是蛇床子素，为天然香豆素类化合物的衍生物，具有广泛的心血管保护药理活性[6]。许正新等[7]研究发现，蛇床子素在100～500 μmol/L对INa抑制具有浓度依赖性和时间依赖性，最大抑制率趋于0。在实验过程中，蛇床子素使INaI-V曲线上移，失活曲线左移（加快失活速度），恢复曲线右移（延长失活时间），使Na+在细胞膜的通透性有所降低。南方医科大学的袁春华[8]等人采用同样技术发现：蛇床子素对乳鼠心肌细胞INa的阻滞还与河豚毒素（TTX）一样发挥电压和频率依赖性作用，IC50为110.3±6.5 μM，同样证实：蛇床子素对钠通道开放、失活状态下均存在不同程度的抑制。从部分钠通道阻滞药的共同结构特征来看：侧链被取代的芳香环结构与离子通道上的靶点有高度亲和力[9]。蛇床子素也具备一个被取代的芳香环结构，它和结构类似的钠通道阻滞药在作用机理上存在共性[9]，从而发挥抗心律失常的作用。

3.2 人参皂苷Re现代研究证明人参中发挥药效成分的是人参皂苷，人参皂苷Re作为人参中含量最高的三醇组单体之一，抗心律失常活性较强[10]。刘建勋等[11]研究发现：人参皂苷Re在10，100 μmol/L单一去极化电压刺激下使得INa抑制率为（25.5±5.7）%；（46.2±18）%，使INa的峰值明显减小，I-V曲线上移。通过抑制钠通道，阻滞Na+-Ca2+的交换反转，防止细胞内游离的Ca2+超载、心肌细胞发生肌原纤维挛缩断层、生物膜机械性破坏等不可逆转的损伤，揭示了人参皂苷Re抑制心肌细胞钠通道的分子生物学基础。

3.3 红景天苷红景天苷的化学名为对羟基苯乙基-β-D-葡萄糖苷，是从藏药红景天提取的苯乙醇类有效成分。它对心脏缺血-再灌注损伤引发的局部心肌炎和心肌细胞凋亡有缓解作用[12]。李映新等[13]观察发现：红景天苷100 μmol/L灌流后在-40 mV电压钳下INa峰值增加，I-V曲线下移，右移失活曲线，几乎不改变INa激活曲线，红景天苷增强INa和减慢失活过程有关，缩短心肌细胞缺血损伤-再灌注时快钠通道失活的时间，加强Na+-Ca2+的交换功能，降低Ca2+外排量，起到强心作用；另外INa幅值增加可对抗心肌缺血损伤后动作电位幅度APA下降。

3.4 薯蓣皂苷薯蓣皂苷属水溶性甾体皂苷，从薯蓣科、百合科等植物中提取。以它为药效成分的中成药维奥欣、地奥心血康在临床广泛治疗冠心病、心绞痛[14]等。娄建石等[15]研究称1，10，100 μl薯蓣皂苷含药血清以剂量依赖性加速Na+内流和恢复过程，使钠通道激活提前，恢复时间常数τ依次缩减，而对钠通道失活动力学影响不大，这有别于传统Ⅰ类抗心律失常药物，提示其可能通过Na+-Ca2+交换间接影响Ca2+浓度发挥正性肌力作用。

3.5 橙皮素橙皮素是芸香科柑橘幼果中的黄烷酮类糖苷，在浓度高达720 mmol/L的橙汁中亦被发现。在异丙肾上腺素诱导的大鼠心衰体内实验中，橙皮素降低了心肌细胞的氧化应激反应，减少心肌细胞凋亡，继而降低心脏功能的损害[16]。Wang等[17]检测橙皮素对人心脏Nav1.5通道在HEK293细胞中表达和心脏INa在心房肌细胞中的作用，发现橙皮素以电压、浓度和频率依赖性阻断Nav1.5通道，IC50=62.99 μmol/L；其对INa有很强的抑制作用取决于橙皮素与钠通道开放和失活状态时具有高度亲和力，继而在细胞分子水平追踪到抑制Nav1.5可能是蛋白质编码的基因btSCN5A。

3.6 甘草次酸甘草次酸是从豆科植物传统中药甘草中提取的生物碱，吴红金等[18]通过甘草次酸干预SD大鼠心肌细胞钠通道发现：INaI-V曲线上移明显，并具有剂量依赖性，10 umol/L时已使INa峰值降至75.98%，有效降低心肌细胞去极时Na+内流，减慢动作电位0相最大上升速率Vmax和传导速度，抑制窦房结和房室结异常传送。Du等[19]研究发现，甘草次酸以电压和浓度依赖性的方式阻断Nav1.5通道峰值INa，与其他研究结果不同的是，其对INa,L抑制作用远强与INa,P，INa,L幅值增加易激活Na+-Ca2+交换体逆向转运，导致Ca2+负荷诱发迟后除极心肌发育和心室功能不全，所以抑制INa,L也是保护心脏的重要机制之一。

4 中药复方制剂

4.1 参松养心胶囊参松养心胶囊的活性成分含有丹参素钠、盐酸小檗碱、人参皂苷Rb1[20,21]等，可预防和治疗缓慢型心律失常、冠心病室性早搏、房颤[22]。浦介麟等[23]发现参松养心胶囊对单个豚鼠心室肌细胞的电流密度-电压曲线明显上移，但其曲线形态、激活电位、反转电位无改变。该结果表明在不同膜电位水平下，参松养心胶囊均对INa有阻滞作用，表现为Ⅰ类抗心律失常的作用。此外，Zhao等[24]研究发现，该药对于心肌细胞中的多种离子通道均能产生抑制作用，包括L-Ca2+通道等：能够增强心肌组织内的Na+-K+-ATP酶生物活性，调节Na+、K+分布，促进Ca2+水平发生变化，降低心肌耗氧量，增加心肌供血，可对心律失常有一定疗效。

4.2 盐酸关附甲素关附甲素是从黄花乌头块根中提取的C20二帖生物碱，溶于盐酸盐水溶液，盐酸关附甲素及其注射液是我国首例自主研发的治疗心律失常的全新结构型药物[25]。2005年该药经批准在国内用于治疗阵发性室上性心动过速，目前正进行第Ⅳ期临床研究[26]。杨艳敏等[27]研究发现盐酸关附甲素（50～750 umol/L）对INa抑制有浓度和使用依赖性，延迟钠通道失活至恢复的时间，而对INa激活动力学影响较小，降低0相最大上速度Vmax、延长动作电位时程发挥抗心律失常的作用类似于与Ia类奎尼丁[26]。国内外最新研究结果表明：盐酸关附甲素以选择性和浓度依赖性抑制INa,L，IC50=1.57±0.14 μmol/L，也是不容忽视的治疗心律失常的重要机理[28,29]。

4.3 稳心颗粒稳心颗粒由甘松、党参等五味中药组成，是广安门中医研究院数位名中医通研古今而成的稳心组方制剂[30]，约500万亚洲人应用其治疗室性心律失常，经Antzelevitch实验室研究发现：稳心颗粒对心肌细胞的传导性、兴奋性都有一定选择性，并能延长不应期且具有频率依赖性，能有效终止和预防房颤[31]。Xue等[32]研究发现，其对于心室的早后除极及迟后除极所诱发的心律失常有抑制作用，主要包括：①缩短心室复极时间和减缓复极程度；②减少钠内流缓解Ca2+超载；③优先抑制INa,L，而对INa,T不具有显著依赖性，表明稳心颗粒安全性较高，且有负性肌力作用。2016年Hou等[33]研究发现，稳心颗粒（1 g/L和5 g/L）以剂量和速率依赖性减小了浦肯野细胞的动作电位时程；减弱了INa,L，IC50=4.3±0.5 g/L，选择性远高于INa,P。这些都暗示稳心颗粒通过INA，L的选择性抑制在心脏PCs中表现出的抗心律失常特性。

4.4 安律胶囊安律胶囊是由青礞石、红花、川芎、苦参等配制的组方药，在药理研究和当代临床疗效证实下，其具有治疗冠心病室性早搏的作用。安律胶囊通过干预心肌细胞钠离子通道，浓度依赖性抑制INa，在刺激频率为5 Hz或10 Hz下，200 μg/L的安律胶囊清膏随刺激次数增多，INa幅值降低明显，在用药10 min后，峰电流阻滞效果增强。这可能是安律胶囊使动作电位幅值APA降低，减少细胞兴奋性[34]，具有类似Ⅰ类抗心律失常药物的机制。

5 结语

钠离子通道是心律失常治疗的重要靶点，部分中药的单方、复方或单体具有钠通道阻滞作用，采用细胞膜片钳技术，可在分子水平直接观察药物对离子通道的作用及其动力学特征，有助于加快药物研发过程，为中药及其组分最终走上临床提供理论依据。

但中药治疗时存在以下问题：①部分中药单体及有效成分的工艺提取困难，很难进行临床大规模试验研究；中药复方制剂研究不易，其成分和体内代谢过程复杂，体外实验影响因素众多，缺乏统一完善中药研究的方法和纳入标准。②目前的文献结果集中在电流幅值、Ⅰ～Ⅴ曲线变化、开放频率、浓度和时间依赖性等指标，多以概括性描述抑制或增强作用，而深入分析具体起作用的位点和调节蛋白通路的研究较少。③中药对动物离体心脏的单个细胞水平的影响和人体心脏的心律失常的作用是否一致，尤其是动物也具有种属差异性，需和临床人体细胞进行观察对比。上述问题的亟待解决，以期为日后新药研发和筛药具有指导意义，加快其临床应用进程。