苦参碱对高频左心房起搏房颤模型兔的影响

屠叶平 侯月梅 金晓媛 欧阳松 张晓雅

(1上海市奉贤区中心医院老年科，上海 201499;2南方医科大学)

心房颤动(房颤)是最常见的心律失常之一，其发生率随年龄的增长不断增加。房颤严重影响人类健康和生活质量，是持续增长的巨大的社会医疗负担〔1〕。尽管随着医学科技的发展，房颤治疗手段也取得较大进步，如射频消融术、植入式自动复律除颤器等，但药物仍然是治疗房颤的首选〔2〕。传统的抗房颤药物在使用时常引起其他类型心律失常的发生。因此，研发更安全有效的抗房颤药物仍是热点。苦参碱是从豆科植物苦参中提制而成。近年来，临床上采用苦参制剂治疗快速性心律失常取得了一定疗效；在基础实验中，也已初步阐明苦参碱有抗心律失常的作用〔3，4〕。但目前为止，鲜见有将苦参碱直接用于抗房颤的基础研究。微电极阵(MEA)是一种出色的基于生物电生理信号分析的药物研发检测工具〔5〕。本文应用MEA技术，在慢性房颤兔模型中，探讨苦参碱可能具有的抗房颤作用。

1 材料和方法

1.1实验动物分组 60只成年新西兰大白兔，由上海交通大学医学院实验动物中心提供，合格证号：SCXK(沪)2012-0002，不拘雌雄，体重3～4 kg，随机分成对照组、起搏组、苦参碱A组(5 mg/kg)、苦参碱B组(10 mg/kg)、苦参碱C组(20 mg/kg)，苦参碱D组(40 mg/kg)，每组10只。

1.2主要试剂、设备、仪器 20%乌拉坦溶液，庆大霉素注射液(批号：140237)，苦参碱(批号：1031546)。自制实验用高频心脏起搏器，钢丝电极，德国产光电心电图机，LEAD-7000电生理仪(四川锦江电子科技)，SA430动物用人工呼吸机(江苏赛昂斯生物科技有限公司)。64位点EMA系统(德国MCS Gmbh公司)，主要配置为柔性电极(MEA1、MEA2)、MC-Rack软件包、USB-ME64转换卡、PGA64 放大器等。

1.3慢性房颤兔模型建立 采用高频左心房起搏法制作慢性房颤兔模型〔6〕。使用20%乌拉坦按5 ml/kg剂量经兔耳缘静脉注射麻醉，修剪胸腹部毛发，将兔仰卧位固定在操作台上，沿胸骨中线开胸，暴露心脏，起搏电极头端和尾端分别固定于左心房游离壁与胸腹壁，起搏器放置固定于腹壁上，连接各电极线。逐层缝合切口，术后静脉注射庆大霉素8万单位预防感染。起搏器模式为AOO，频率1 000 min-1，电压6 V，脉宽1.0 ms。起搏组连续刺激3 w；对照组只埋入起搏器，不行高频左心房起搏。

1.4MEA系统及电信号采集 采用具有64位点的新一代MEA系统，配置的柔性电极包括MEA1和MEA2。原理：柔性电极记录的原始电信号，通过放大器PGA64增益100倍后，由模数转换卡USB-ME64数字化，最后使用软件MC-Rack处理〔7〕。场电位参数：FPmin：第一个负向波峰值，FPmax：最后一个正向波峰值，场电位时限(fAPD)：FPmin到FPmax 的时间〔8〕。兴奋传导速度(CV)=距离÷时间，32电极之间距离固定，兴奋的时间差即为兴奋传播所需时间〔9〕。连续起搏3 w后，再次将兔麻醉，仰卧位固定在操作台上。气管插管，人工呼吸机辅

助通气，呼吸机设定为呼吸频率60次/min，潮气量55 ml/kg，吸∶呼=1.5∶1。 修剪毛发，经前次手术切口再次开胸暴露心脏，柔性电极MEA1、MEA2同时贴附心房肌，当显示仪上出现清晰、稳定的场电位图形时，即为设备连接成功。实验过程中密切监测呼吸心跳等生命体征。

1.5给药方法 根据各组预定给药剂量(5、10、20、40 mg/kg)，将苦参碱经双蒸水充分溶解，MEA系统电信号采集前半小时经兔耳缘静脉注射给药。

1.6统计学处理 采用SPSS23.0软件。计量资料两组间比较采用两独立样本t检验；多组间采用重复测量资料单因素方差分析，方差齐时选用LSD-t，不齐时选用Dunnettt检验。

2 结 果

2.1高频左心房起搏兔房颤模型 连续左心房起搏3 w后，当兔体表常规心电图示P波消失，R-R间期绝对不规则，出现房颤小f波，频率至少达450次/min(图1)，且该特征持续超过20 s，即可认为房颤兔模型制作成功。本实验房颤兔模型制作成功率为100%。

2.2各组fAPD与CV比较 起搏组与对照组相比，fAPD明显缩短，CV减慢，差异有统计学意义(P<0.05)。苦参碱各组与起搏组相比，fAPD、CV分别呈浓度依赖性延长与加快，差异均有统计学意义(P<0.05)，见图2，图3，表1。

图1 兔体表Ⅱ导联心电图

图2 对照组、起搏组、苦参碱A组激动传导图

图3 苦参碱B、C、D组激动传导图

组别fAPD(ms)CV(m/s)对照组343.75±10.750.44±0.02起搏组256.38±9.421)0.31±0.031)苦参碱A组287.34±10.832)0.34±0.052)苦参碱B组312.63±9.162)0.38±0.042)苦参碱C组338.29±12.442)0.42±0.022)苦参碱D组360.41±13.702)0.47±0.042)

与对照组比较:1)P<0.05;与起搏组比较:2)P<0.05

3 讨 论

MEA技术的发明给电生理研究领域带来了一次重大发展。通过多位点同步记录神经、心肌等组织的细胞外电活动，摆脱了一直以来只能依靠膜片钳在单细胞水平对小动物心脏电活动进行研究的限制。由于各电极位点激动的时间差异，可把握激动的传导方向、传导途径，计算出传导速度〔10〕，由此可作为探讨组织细胞群激动传导异常所致心律失常和抗心律失常机制的依据。将MEA技术作为抗心律失常药物研发的检测工具，填补了直观药效影响下多细胞外电活动变化的空白。本文在慢性房颤兔模型中，应用MEA技术进行在体动物实验研究，既能直观反映苦参对房颤电生理的影响，又能准确体现不同浓度苦参碱之间的作用差异。

心肌电生理改变常引起心律失常的发生，而动作电位又在心肌电生理改变中起重要作用〔11〕。心肌细胞动作电位的变化与多种离子电流有关，动作电位时程(ADP)主要受平台期(2期)内向Na+、Ca2+和外向K+影响。MEA记录的局部组织场电位与倒置的单细胞动作电位形态相似，两者变化具有内在一致性〔12〕。房颤时心肌电生理可发生一系列变化，主要体现在有效不应期和ADP缩短。本文中，起搏组fAPD明显缩短(即ADP缩短)，符合房颤电生理变化特征，间接验证了连续高频左心房起搏可成功诱发房颤。而在苦参碱的干预下，fAPD呈浓度依赖性延长，表明苦参碱可逆转房颤时电生理变化，起到阻止房颤发生发展的作用，其机制可能与影响Na+、K+、Ca2+等离子多电流运动有关。

研究表明，细胞动作电位上升期瞬态钠电流(INaT)是影响CV的一个重要因素，其密度下降又是引起房颤的重要机制之一〔13〕。INaT下降导致CV减慢，有利于房颤的发生发展。起搏组CV明显下降，符合房颤时激动传导变化特征，但在苦参碱影响下，CV呈浓度依赖性加快。据此可推测苦参碱通过调节INaT密度使CV加快，进而阻止房颤的发生和维持。除了INaT，心房肌缝隙连接蛋白(Cx)40也对CV变化起重要作用。已证实Cx40变异可明显延缓心房肌动作电位，增加心房肌细胞不均一性，从而促进房颤的产生〔14〕。故苦参碱加快CV也很有可能是因其具有调节Cx40的作用。

综上，苦参碱具有较好的抗房颤作用，但具体机制并不明确，期待更深入的研究。