碘普罗胺对心室肌细胞离子通道的影响

马彦卓，啜玉彩，唐丽娜，汝磊生

（中国人民解放军联勤保障部队第九八〇医院，河北石家庄 050082）

离子型高渗性造影剂在冠脉造影中有显著增加心室颤动(ventricular fibrillation，VF)的风险[1]，VF一旦发生不仅加重心肌损伤，而且容易导致患者死亡。目前认为，VF的发生与心室肌细胞离子通道改变，即电重构现象有关。目前这些离子型造影剂，如泛影葡胺、碘他拉葡胺等已被非离子型造影剂取代[2-3]，但临床上非离子型造影剂引起的VF仍时有发生。本研究拟探讨新型非离子型低渗性造影剂碘普罗胺对心室肌细胞离子通道的影响，以全面了解此类造影剂所致VF的离子学机制，为减少造影剂导致VF的研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料 实验动物Wistar大鼠20只，购于河北医科大学实验动物中心，合格证编号：1502056，体重200～250g，雌雄不限。实验设备：EPC-10膜片钳放大器(HEKA，Germany)；微电极玻璃毛细管(微探极，武汉，中国)；水平拉制仪(Sutter P-97，USA)；抛光仪(Narishige Scientific Instrument Lab.，Japan)。

1.2 大鼠心室肌细胞的分离 Wistar大鼠腹腔注射普通肝素（5000U/kg），20min后腹腔注射1%戊巴比妥（1ml/kg），待麻醉完成后迅速开胸切取心脏，并置于4℃无钙台式液中，冲洗后转入4℃无钙台式液培养皿中，游离主动脉根部，插入主动脉套管，安置于Langendorff灌流装置上，经主动脉根部逆行用无钙台式液灌流，灌流速度8～10ml/min。5～7min后，改用消化酶液（1mg/ml胶原酶+牛血清白蛋白）灌流20min，温度37℃，灌流速度8～10ml/min。将心脏从Langendorff装置上取下，置于37℃的KB液中温育5～10min，剪去心房和右心室，留取左心室游离壁。将左心室组织剪成2mm×2mm×2mm的碎块，用粗开口巴氏吸管缓慢吹打5min，200μm微孔尼龙膜过滤。滤液于室温静置30min，显微镜下观察到上清液中多为死亡的心肌细胞或悬浮的细胞碎片时去除上清，再次加入KB液，重复3次，置于4℃保存备用。lh后细胞膜恢复状态后进行全细胞膜片钳记录。

1.3 全细胞膜片钳技术观察碘普罗胺对心室肌细胞离子通道的影响 应用全细胞膜片钳技术，于碘普罗胺干预前（control组）分别记录大鼠心室肌细胞钠离子电流(INa)、L型钙离子电流(ICa，L)、瞬时外向钾离子电流(Ito)的电流密度、稳态激活曲线和稳态失活曲线；然后给予心室肌细胞浓度为30%的碘普罗胺（PBS稀释）干预（碘普罗胺组，Iopromide组），5分钟后再次分别记录以上指标。每组各记录6个心室肌细胞。

全细胞膜片钳技术：巴氏吸管吸取心肌细胞悬液，置于倒置显微镜灌流槽中，静置5min等待细胞贴壁，冲掉死亡的心肌细胞，选取状态良好（表面光滑、边缘清晰）的心肌细胞行全细胞膜片钳记录。电极充灌电极内液，放置于膜片钳夹持器上，利用针筒给予正压，三维操纵器移动电极使电极贴于心肌细胞表面，释放正压并给以负压，使细胞与电极接触处形成高阻封接，通过调节快速补偿，抵消夹持器和电极管壁的快电容，继续给予负压直至吸破心肌细胞膜。通过调节慢电容和串联电阻，减少瞬时充放电时的电流钳位误差。patchmaster软件控制脉冲信号和数据采集，EPC-10膜片钳放大器记录通道信号。

1.4 统计分析 应用SPSS 19.0统计软件，计量资料用均数±标准误表示，干预前后的比较采用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 碘普罗胺对心室肌细胞ICa，L的影响 I-V曲线见图1A：碘普罗胺干预前后ICa，L均在-30mV激活，0mV达峰值，碘普罗胺干预后I-V曲线上移，但碘普罗胺干预前后ICa，L电压依赖性不变，I-V曲线的形态轨迹无明显改变。control组峰值电流密度为(-2.77±0.64)pA/pF，明显大于碘普罗胺组的峰值电流密度(-1.88±0.74)pA/pF，差异有统计学意义(P＜0.01)。

与control组比较，碘普罗胺对ICa，L激活曲线无明显影响(图1B)；control组和碘普罗胺组半数激活电压(Vh)分别为(-15.43±2.99)mV和(-19.55±2.12)mV，差异无统计学意义（P＞0.05）。

与control组比较，碘普罗胺对ICa，L失活曲线无明显影响(图1C)，control组和碘普罗胺组半数失活电压(V1/2)分别为(-27.15±2.72)mV和(-28.96±2.40)mV，差异无统计学意义（P＞0.05）。

图1 碘普罗胺对心室肌细胞ICa，L的影响

2.2 碘普罗胺对心室肌细胞Ito的影响 两组I-V曲线均呈电压依赖性(图2A)，Ito电流密度在+60mV时达最大值，碘普罗胺组I-V曲线较control组上升，但两组I-V曲线形态轨迹特征不变。control组峰值电流密度为(4.13±0.41)pA/pF，碘普罗胺组峰值电流密度为(5.33±0.48)pA/pF，碘普罗胺组明显高于control组，差异有统计学意义(P＜0.05)。

与control组比较，碘普罗胺对Ito激活曲线无明显影响（图2B），control组和碘普罗胺组的Vh分别为(9.10±4.07)mV和(12.71±4.33)mV，两组曲线形态轨迹特征不变，差异无统计学意义（P＞0.05）。

与control组比较，碘普罗胺对Ito失活曲线无明显影响（图2C），control组和碘普罗胺组的V1/2分别为(-38.08±1.82vs-44.19±2.19)mV，两组曲线形态轨迹特征不变，差异无统计学意义（P＞0.05）。

图 2 碘普罗胺对心室肌细胞Ito的影响

2.3 碘普罗胺对心室肌细胞INa的影响 两组I-V曲线均呈电压依赖性(图3A)，碘普罗胺组I-V曲线较control组上移，但两组I-V曲线形态轨迹特征不变。control组峰值电流密度为(-17.47±3.35)pA/pF(n=6)，明显高于碘普罗胺组(-14.90±3.16)pA/pF，差异有统计学意义(P＜0.05)。

与control组比较，碘普罗胺干预后，两组激活曲线形态轨迹特征不变（图3B），于-70mV激活，-40mV达高峰。control组和碘普罗胺组的Vh分别为(-73.81±0.93)mV和(-73.02±1.03)mV，差异无统计学意义（P＞0.05）。

与control组比较，碘普罗胺对失活曲线无明显影响（图3C），control组和碘普罗胺组的V1/2分别为(-82.36±1.18)mV和(-88.01±2.55)mV，差异无统计学意义（P＞0.05）。

图3 碘普罗胺对心室肌细胞INa的影响

3 讨论

研究发现，离子型造影剂可显著增加心室颤动（VF）的发生。因此，非离子型、低渗或等渗性造影剂已取代离子型高渗性造影剂而广泛应用于临床，但造影剂引起的VF仍时有发生。KRAUSE等[4]发现，碘普罗胺可引起血压、左室舒张末期压、心率、收缩力和心电图的瞬时变化；CHAI等[5]通过充气球囊导管向猪左冠状动脉注射20毫升非离子型造影剂，结果发现14头猪中至少有3头监测到VF发生；在冠状动脉造影和静脉泌尿系造影过程中也观察到了心电图的改变[6-7]；此外，还有研究发现碘海醇对心脏传导系统有抑制作用[8]。上述研究表明，非离子型造影剂可引起心肌细胞电生理特性的改变，但作用机制尚未明确。

ICa，L是动作电位去极化触发的内向电流，参与动作电位平台期（AP）的形成和维持。本研究发现碘普罗胺可显著降低ICa，L峰值电流密度，但没有影响ICa，L的电压依赖性，通道的激活和失活曲线形态轨迹也无明显变化。心室肌细胞ICa，L峰值电流密度降低，可引起动作电位平台期缩短[9-10]，容易发生室性心律失常。

Ito对1期复极及平台期形成有重要影响[11]。本研究发现，碘普罗胺显著增加心室肌细胞Ito峰值电流密度，且不影响Ito稳态激活和失活曲线，说明碘普罗胺可在不改变Ito通道门控特性的情况下增加Ito振幅。Ito峰值电流密度增加，使心室肌细胞复极加快，动作电位时程缩短，从而引发心律失常。

INa参与动作电位0相除极，决定了心脏脉冲的形成和传导。因此，INa功能障碍易引起危及生命的心律失常。本研究发现，碘普罗胺可明显降低INa峰值电流密度，但对INa通道的激活和失活曲线无明显影响。INa峰值电流密度降低，可使动作电位时程缩短，幅度减低。

综上所述，碘普罗胺通过抑制ICa，L和INa电流密度，提高Ito电流密度，缩短动作电位时程，影响心室肌细胞正常的电生理特性，可能导致恶心室性心律失常的发生。进一步深入研究碘普罗胺和离子通道的关系，将有助于阐明冠脉造影过程中室性心律失常的发生机制，为防治恶心室性心律失常的发生奠定理论基础。