高　原，王幼平，宋　歌，李　彬，劉紅軍，朱明軍

心肌細(xì)胞電生理學(xué)中藥研究進(jìn)展

高原1，王幼平1，宋歌2，李彬1，劉紅軍1，朱明軍1

1．河南中醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院(鄭州 450000)；2．河南省中醫(yī)院

摘要：總結(jié)心肌細(xì)胞電生理學(xué)的研究進(jìn)展，包括研究方法、研究內(nèi)容及其研究意義。心肌細(xì)胞電生理技術(shù)在中藥研究方面的進(jìn)展，包括抗心律失常中藥研究的必然和必要，以及現(xiàn)狀和展望進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：心肌細(xì)胞電生理學(xué)；抗心律失常中藥；膜片鉗技術(shù)；離子通道；離子流

1心肌細(xì)胞電生理學(xué)的研究進(jìn)展

心肌細(xì)胞電生理學(xué)作為心臟電學(xué)的重要組成部分，它是研究心肌細(xì)胞在正常與異常情況下的興奮發(fā)生與傳播機(jī)制的一門基礎(chǔ)學(xué)科[1]。主要用于揭示心肌細(xì)胞本身的電生理過程和規(guī)律、細(xì)胞間信號(hào)的傳導(dǎo)及其影響因素等等。主要研究內(nèi)容是心肌細(xì)胞的離子通道、離子載體和離子流。

心肌細(xì)胞電生理學(xué)起始于1949年—1950年。1949年Ling發(fā)明了微電極細(xì)胞內(nèi)記錄技術(shù)； Hodgkin和Huxley創(chuàng)造的電壓鉗制技術(shù)問世，電生理研究從此深入到細(xì)胞水平。20世紀(jì)60年代到80年代，發(fā)明并闡明了心肌細(xì)胞各主要離子流(如INa，ISi，Ik1，Ik，ITo，ITi，INa-Ca，Ipump等)的基本特性；鈣離子的研究熱潮成為用心肌細(xì)胞電生理學(xué)研究心律失常發(fā)生機(jī)制的開端。

1976年，德國生理學(xué)家Neher和Sakmann建立膜片鉗技術(shù)[2]，這是一種以記錄通過離子通道的離子電流來反映細(xì)胞膜上單一的(或多個(gè)的)離子通道分子活動(dòng)的技術(shù)。這一偉大成就獲得1991年度的諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。20世紀(jì)80年代，單個(gè)細(xì)胞分離的成功，使人們不斷地發(fā)現(xiàn)了一些新的離子流和離子通道。目前在心肌細(xì)胞膜上已知的離子流及載體電流有以下幾種：INa，ICa，IK1，IK，ITo，IK(Ach)，IK(ATP)，IKP，IK(Na)，IK(Ca)，IF，ICl，INa-Ca，Ipump和IJ等。20世紀(jì)90年代是研究心肌電生理學(xué)鉀離子流的熱潮時(shí)期，這成為闡明某種心律失常發(fā)生的機(jī)制或?qū)ふ夷撤N抗心律失常藥的重要途徑。目前，膜片鉗技術(shù)已成為研究細(xì)胞膜離子通道和藥物作用機(jī)制必不可少的重要手段，它和分子生物學(xué)的結(jié)合應(yīng)用呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

2心肌細(xì)胞電生理技術(shù)在中藥研究方面的進(jìn)展

2．1抗心律失常中藥研究的必然和必要20世紀(jì)80年代末，著名的心臟心律失常抑制試驗(yàn)(Cardiac Arrhythmia Suppression Test，CAST)的結(jié)果對(duì)抗心律失常西藥治療的安全性提出了質(zhì)疑和挑戰(zhàn)?？剐穆墒СＮ魉幎酁閱我煌ǖ雷钄鄤?，作用靶點(diǎn)單一，抗心律失常譜窄，故致心律失常作用大，而多離子通道阻滯劑具有更好的調(diào)控作用，可使失調(diào)的離子通道功能恢復(fù)平衡，致心律失常副作用較低[3]?，F(xiàn)有的研究提示許多中藥包括單體、單味藥及中藥復(fù)方等均有多離子通道機(jī)制，中醫(yī)整體觀念指導(dǎo)下的中藥治療更具有理論上的超前性，在心律失常治療領(lǐng)域有廣闊前景。

2．2膜片鉗技術(shù)對(duì)抗心律失常中藥的研究現(xiàn)狀劉紅軍等[4-6]應(yīng)用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)發(fā)現(xiàn)環(huán)維黃楊星D(CVB-D)溶液低濃度組和高濃度組均能夠引起豚鼠和大鼠單個(gè)心室肌靜息電位(RP)減小、動(dòng)作電位0相除極幅度(APA)下降、動(dòng)作電位時(shí)程(APD)延長、動(dòng)作電位3相復(fù)極速率(V3)減慢，對(duì)內(nèi)向整流鉀電流(IK1)具有抑制效應(yīng)，與Ⅲ類抗快速心律失常藥物存在類似藥理效應(yīng)，這可能是其在臨床上有抗心律失常作用的藥理機(jī)制之一。并在研究過程中意外發(fā)現(xiàn) 2例致室性心律失?，F(xiàn)象，這種現(xiàn)象值得關(guān)注，有待毒理實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。張玉瑤等[7-9]研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿可縮短豚鼠、家兔心室肌細(xì)胞APD，抑制快速延遲整流鉀電流(IKr)，在酸化的缺血微環(huán)境下，對(duì)心肌細(xì)胞IKr電流仍表現(xiàn)明顯的抑制作用，可用于缺血后心律失常的治療。與傳統(tǒng)的抗心律失常西藥相比[10]，苦參堿對(duì)IKr電流的抑制作用較奎尼丁和胺碘酮為弱，表明苦參堿致QT延長(long QT，LQT)和致心律失常作用低于胺碘酮，更具有安全性、有效性等特點(diǎn)。黃健等[11-13]研究表明，從中藥丹參中分離提取的單體成分丹參酮ⅡA、丹酚酸B和丹參素均能夠起到抑制L型鈣電流(ICa-L)的作用，不同的是丹參酮ⅡA還可抑制肥厚心肌細(xì)胞上增大的IKr、IKs及其尾電流，明顯縮短肥大心肌細(xì)胞APD的延長，從而降低心室復(fù)極離散度，防止折返的形成，發(fā)揮預(yù)防肥厚心肌心律失常的功效；丹酚酸B阻滯瞬時(shí)外向鉀電流(ITo)的同時(shí)不影響內(nèi)向整流鉀電流(IK1)，因此有效地保證了心肌細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，起到抗心律失常的療效[14]。此外丹酚酸B與延胡索乙素對(duì)L型鈣通道均有抑制作用，兩者之間能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，并且這兩種有效成分調(diào)控L型鈣通道的作用機(jī)制不同，為探討中藥復(fù)方中部分有效成分配伍使用的合理性提供了有力證據(jù)[15]。丹參素通過抑制ICa-L和激活A(yù)TP敏感性鉀電流[IK(ATP)]發(fā)揮著其對(duì)心肌缺血-再灌注的保護(hù)作用[16]。張銘慧等[17]在研究中發(fā)現(xiàn)薯蕷皂苷抑制INa，電流-電壓曲線明顯上移，具有減輕鈣超載，保護(hù)缺血再灌注損傷心肌的作用，劉靜等[18]報(bào)道稱薯蕷皂苷含藥血清能激活I(lǐng)Na，這種對(duì)鈉離子通道的促進(jìn)作用可能通過鈉-鈣交換體間接影響細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度，因此推測(cè)薯蕷皂苷可能具有正性肌力作用。石含秀等[19]應(yīng)用膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)觀察到細(xì)辛含藥血清對(duì)心肌細(xì)胞的鈉通道具有激活的功效，能夠降低心肌興奮的閾電位，增加鈉通道在相同電壓下的開放數(shù)量，細(xì)辛附子二者配伍后對(duì)心肌細(xì)胞鈉離子通道具有增強(qiáng)激活的功效，這可能是其配伍后治療緩慢型心律失常的電生理基礎(chǔ)[20]。李翔宇等[21-24]研究證實(shí)，甘松揮發(fā)油具有抑制IK、IK1、ITo、INa及ICa-L的作用，說明甘松揮發(fā)油是通過作用于不同的離子通道適當(dāng)延長大鼠心室肌細(xì)胞的APD及有效不應(yīng)期(ERP)，從而影響大鼠心室肌細(xì)胞的興奮性、不應(yīng)性及傳導(dǎo)性，繼而產(chǎn)生抗心律失常的作用。

除了單味、單體中藥研究外，復(fù)方制劑也被證實(shí)對(duì)心肌細(xì)胞具有多離子通道作用機(jī)制，成為其抗心律失常的電生理基礎(chǔ)。參松養(yǎng)心膠囊作為應(yīng)用中醫(yī)絡(luò)病理論指導(dǎo)組方的創(chuàng)新中成藥[25-26]，對(duì)ICa-L、INa、ITo、IKs和IK1多種心室肌離子通道均具有不同程度的阻滯作用，參松養(yǎng)心膠囊的室性心律失常效應(yīng)，與其改善心功能，縮短心室動(dòng)作電位時(shí)程和有效不應(yīng)期，降低心房室間不同部位動(dòng)作電位時(shí)程的離散，增加室顫閾值有關(guān)。穩(wěn)心顆粒是中國第一個(gè)調(diào)節(jié)多離子通道的抗心律失常專利中成藥，兼有Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ類抗心律失常藥物的作用，對(duì)多種離子通道有抑制作用，并能顯著縮短心室跨壁復(fù)極離散度，表明穩(wěn)心顆粒具有抗心律失常的作用，且安全性高[27]。炙甘草湯[28]、心悸寧膠囊[29]、交泰丸[30]等復(fù)方制劑也均已被膜片鉗技術(shù)證實(shí)其對(duì)心室肌細(xì)胞膜電位、各離子通道有不同程度的影響。復(fù)方研究盡管復(fù)雜，但意義重大。結(jié)合先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行多角度、多層次和多方面研究，可望使君臣佐使組方理念的中藥復(fù)方更具科學(xué)性和系統(tǒng)性，在抗心律失常領(lǐng)域有所建樹。

3心肌細(xì)胞電生理技術(shù)在中藥研究方面存在的問題

心肌細(xì)胞電生理學(xué)的發(fā)展為中藥研究開辟了新途徑，特別是細(xì)胞膜片鉗技術(shù)的應(yīng)用，使中藥藥理研究從器官水平深入到細(xì)胞和分子水平，但目前的研究中仍存在一些問題：中藥尤其是復(fù)方制劑成分復(fù)雜，體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果需要分析的影響因素眾多，缺乏嚴(yán)格對(duì)照，其結(jié)論一直很難得到全世界范圍的關(guān)注和認(rèn)可，近年發(fā)展起來的中藥血清藥理學(xué)，即通過研究給藥動(dòng)物血清的生物學(xué)活性來揭示藥物作用機(jī)制的方法與膜片鉗技術(shù)的結(jié)合[31]，有望解決這一難題；在中藥的抗心律失常作用及機(jī)制的研究中，還未從心肌細(xì)胞水平將中醫(yī)心悸的病癥病機(jī)和心律失常的發(fā)病機(jī)制聯(lián)系起來，而這方面的研究是有針對(duì)地進(jìn)行藥理研究的前提條件；實(shí)驗(yàn)動(dòng)物離體單個(gè)心肌細(xì)胞在生理狀態(tài)和病理狀態(tài)的藥理研究與人體整體心臟心律失常之間的相關(guān)性也有許多問題有待探討，這方面的問題決定了實(shí)驗(yàn)藥物是否真正具有臨床實(shí)用意義。采用心肌細(xì)胞電生理技術(shù)進(jìn)行中藥研究是中醫(yī)走向現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，這對(duì)傳統(tǒng)中藥的篩選和新藥的開發(fā)具有前瞻性意義。

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(本文編輯王雅潔)

通訊作者：朱明軍，E-mail： zhumingjun317 @163．com

中圖分類號(hào)：R318R256

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10．3969/j．issn．1672-1349．2016．01．010

文章編號(hào)：1672-1349(2016)01-0035-04

(收稿日期：2015-01-28)