哺乳动物心肌内向整流钾通道(IK1通道)参与维持和稳定静息电位水平和动作电位3期复极终末时相的形成[1, 2]。研究表明，IK1通道在心肌兴奋性和心律失常发生中起着重要作用[3, 4, 5]。心衰患者中有一半并发多种形态的心律失常，并经常由此发生猝死[6]。很多临床和动物实验的研究[7, 8]证明，IK1的减弱是心衰时心律失常发生的重要机制。心肌缺血和心肌梗死时发生的心律失常也与IK1的下降有关，Aimond等[9]研究发现，大鼠慢性动物心肌梗死模型的心肌IK1减小20%。因此，有人提出，适度激活IK1通道是抗心律失常的一条重要途径[5 ,10]。
扎考必利是Liu等[11]报道的首个IK1通道选择性激动剂，它可适度增大(增量不超过40%)IK1，这为证实激活IK1通道的抗心律失常作用提供了必要的工具药物。她们在研究中已观察到扎考必利可通过增强大鼠IK1，抑制乌头碱(aconitine)诱发的室性心律失常和延迟后除极(DADs)，但对其它原因诱发的心律失常是否有效，目前尚未见报道。
本研究使用异丙肾上腺素建立心律失常模型，观察了扎考必利的抗心律失常作用；利用细胞内微电极技术，观测扎考必利对大鼠右心室乳头肌细胞静息电位及异丙肾上腺素联合高钙灌流诱发的DADs和触发活动(TA)的作用，探讨其抗心律失常的可能机制。
1 材料与方法 1.1 实验动物SPF级成年Sprague-Dawley(SD)大鼠(230~300 g)，♂。由中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心提供，许可证号：SCXK-(军)2012-0004。
1.2 药品与试剂异丙肾上腺素(isoproterenol hydrochloride)，批号3A/156653，购自英国Tocris公司；扎考必利(zacopride hydrochloride)，批号2A/150305，购自英国Tocris公司； HEPES、BaCl2均购自美国Sigma公司；NaCl、NaH2PO4、CaCl2、KCl、MgCl2均购自Sangon Biotech公司；其余试剂均为国产分析纯产品。
1.3 主要仪器BL-420F生物机能实验系统和ME-200A微电极放大器(成都泰盟软件有限公司)；PC-10微电极拉制仪(日本Narishige公司)。
1.4 主要溶液配制 1.4.1 乳头肌灌流液Tyrode’s液(mmol·L-1)：NaH2PO4 0.33，NaCl 140，KCl 5.4，MgCl2 1.0，glucose 10.0，HEPES 5.0，CaCl2 1.8，使用NaOH调节pH至7.38(7.35~7.40)。
1.4.2 玻璃微电极内液3 mol·L-1 KCl。
1.5 异丙肾上腺素诱发在体大鼠心脏急性心律失常和体表心电图记录随机选取健康SD大鼠(230~250 g)24只，分为4组。水合氯醛(30 mg·kg-1)腹腔内注射麻醉，BL-420F生物机能实验系统记录大鼠Ⅱ导联心电图，稳定后尾静脉给药。实验分组如下：① 对照组：1 mL生理盐水(NS)尾静脉注射；② Zac组：扎考必利(15 μg·kg-1)溶于1 mL NS尾静脉注射；③ ISO组：ISO(1 280 μg·kg-1)溶于1 mL NS尾静脉注射；④ ISO+Zac组：扎考必利(15 μg·kg-1)溶于0.5 mL NS中尾静脉注射，3 min后ISO(1 280 μg·kg-1)溶于0.5 mL NS中尾静脉注射。
观察各组大鼠体表心电图，记录药物干预后1 h内室性期前收缩的发生率(即各处理组中发生室性期前收缩大鼠的例数占本组大鼠总例数的百分比)、室性期前收缩个数(VPB)、ST段下移幅度。ST段测量方法参考Yamamoto等[15]所用方法。
1.6 大鼠乳头肌细胞跨膜电位记录 1.6.1 大鼠乳头肌急性分离取健康SD大鼠(260~300 g)，麻醉后断头放血，快速开胸取心脏，分离右室乳头肌，将其固定于标本槽中的硅胶垫上，恒温37℃Tyrode’s液恒速循环灌流(流速5 mL·min-1)，并持续充灌100%氧气。
1.6.2 乳头肌细胞静息电位记录乳头肌灌流1 h后，将双极刺激电极平行置于乳头肌标本两侧，充灌3 mol·L-1 KCl的玻璃微电极(10~20 MΩ)缓慢插入标本，基线突然下降并保持平稳表示已达静息电位水平，给予1 μmol·L-1扎考必利灌流，观察扎考必利对静息电位的影响。
1.6.3 乳头肌细胞动作电位记录以1 Hz，1.5倍阈刺激，波宽1 ms的正电压方波刺激乳头肌诱发动作电位。给予药物干预后，各组均以5 Hz连续20次的串刺激作为条件刺激，观测刺激后可能出现的DADs和TA。实验分组如下：① 对照组：Tyrode’s液灌流；② ISO + CaCl2组：含1 μmol·L-1 ISO和3.6 mmol·L-1 CaCl2的Tyrode’s液灌流；③ ISO + CaCl2 + Zac组：含1 μmol·L-1 ISO、3.6 mmol·L-1 CaCl2和1 μmol·L-1扎考必利的Tyrode’s液灌流；④ ISO + CaCl2 + Zac + BaCl2组：ISO + CaCl2 + Zac组灌流液中再加入1 μmol·L-1 BaCl2。观察不同药物组DADs和TA的变化。
1.7 统计学分析采用SPSS 16.0统计软件处理数据，以
表示。多个样本间比较使用方差分析(ANOVA)，两样本率的比较使用χ2检验。
据Liu等[11]报道，扎考必利15 μg·kg-1浓度对乌头碱诱发心律失常具有最大抑制效应，本实验同样应用15 μg·kg-1扎考必利。结果表明，该浓度的扎考必利可明显抑制ISO诱发麻醉大鼠心律失常的发生。在对照组和Zac组，均未观察到室性心律失常的发生。ISO组中，100%大鼠发生室性心律失常(频发室性期前收缩)，1 h内室性期前收缩(VPB)个数 1 574±521，ST段下移(0.243±0.019)mV。ISO+Zac组中，室性期前收缩发生率降低至50%(n=6，P < 0.05)，1 h内VPB减少至33±40 (n=6，P < 0.05)，但ST段下移幅度与ISO组无差异 (n=6，P>0.05)(Tab1、Fig1)。
| Group | Incidence of VPB/% | Total of VPB | ST-segmentDepression/mV |
| Control | 0 | 0 | 0 |
| Zac | 0 | 0 | 0 |
| ISO | 100* | 1 574±521* | 0.243±0.019* |
| ISO+Zac | 50*# | 33±40*# | 0.235±0.008* |
| VPB:ventricular premature beats;Zac:zacopride;ISO:isoproterenol.*P < 0.05 vs control; #P < 0.05 vs ISO | |||
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| Fig 1 Electrocardiogram tracings (recorded from II limb lead) showing inhibitory effects of zacopride on arrhythmia induced by ISO in anesthetized rats in vivo a: normal ECG tracing; b: VPB. VPB: ventricular premature beats; Zac: zacopride; ISO: isoproterenol |
为了探讨扎考必利抗心律失常的细胞电生理学机制，我们利用细胞内微电极记录了大鼠右心室乳头肌静息电位和动作电位，并用ISO联合高钙诱发DADs和TA，以观测扎考必利的效应。
灌流液中加入1 μmol·L-1 扎考必利 3 min后，乳头肌静息电位由(-74.42±1.95)mV增加至(-78.50±2.07)mV(n=6，P < 0.05)。这一结果与Liu等[11]用全细胞膜片钳记录的结果相一致。
1 μmol·L-1 ISO联合3.6 mmol·L-1 CaCl2灌流条件下，给予5 Hz的连续20次刺激后，在大鼠乳头肌可诱发出DADs及 TA；1 μmol·L-1 扎考必利可明显减少DADs和 TA发生，使其发生率从93.75%降至25%(n=16，P < 0.05)，这种对DADs及 TA的抑制作用可被IK1通道选择性阻断剂1 μmol·L-1 BaCl2阻断(Fig2)，或经不含扎考必利的上述灌流液冲洗后，DADs和TA又重新出现。1 μmol·L-1 BaCl2并不能完全阻断大鼠心肌细胞IK1，但它可以消除1 μmol·L-1 扎考必利产生的IK1增量[11]。
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| Fig 2 Zacopride significantly inhibited DADs and TA induced by ISO(1 μmol·L-1) combined with CaCl2(3.6 mmol·L-1) in right ventricular papillary muscle in rats A: Control, no DADs and TA were observed following 20 beats at 5 Hz; B: ISO + CaCl2, DADs and TA occurred; C: ISO+CaCl2+Zac, DADs and TA disappeared; D: ISO + CaCl2 + Zac + BaCl2, DADs and TA reoccurred. ISO: isoproterenol; Zac: zacopride; DADs: delayed afterdepolarizations; TA: triggered activity |
本研究首次在大鼠异丙肾上腺素诱发心律失常模型上观察到IK1通道激动剂扎考必利的抗心律失常作用，并利用细胞内微电极技术记录观测了扎考必利对大鼠右心室乳头肌细胞静息电位及异丙肾上腺素联合高钙诱发的DADs和TA的作用。实验结果明确显示了扎考必利的抗心律失常作用、增大膜电位作用和抑制DADs与TA的作用。这表明，扎考必利抗心律失常作用与其增大膜电位和抑制DADs与TA的细胞电生理机制密切相关。
心电图ST段是心肌缺血的敏感指标。本研究中ST段下降可能是ISO增强心肌代谢和耗氧量而出现的心肌缺血表现。扎考必利在抑制VPB的同时并不影响ST段改变，表明它不干预心肌代谢与供血，其抗心律失常作用也与此无关。
我们利用细胞内微电极记录证明了扎考必利增大膜电位负值的作用，这与Liu等[11]利用全细胞膜片钳记录的研究结果相一致。确认这一结果对分析扎考必利抗心律失常作用机制至关重要。一般认为[12]，膜电位增大，可降低心肌细胞的兴奋性；增加钠通道的可利用度，提高心肌的传导性；增大心肌静息膜电导，减小膜电流变化引起的膜电位波动，增加膜的电稳定性。而扎考必利增大膜电位的机制正是由于它对IK1的激动作用产生的[11 ,13]。应该说，适度增强IK1，使静息电位增大，这对消除任何因素引发的异常自律活动都是有益的。
DADs和由它引起的TA，是公认的引发心律失常的细胞机制。Pogwizd等[14]指出，促进DADs的因素有3个：一是肌浆网自发的Ca2+释放，二是Na+/Ca2+交换活性加强，后钙瞬变(calcium-after transient)引发较强的Na+/Ca2+交换电流，三是IK1被抑制，膜电导降低，内向的Na+/Ca2+交换电流引发膜电位较强的去极化。理论上，适当激动IK1以恢复降低的膜电导，将有助于消除延迟后除极。我们的研究结果证实了这一点。当灌流液中加入1 μmol·L-1 扎考必利，ISO联合高钙诱发的DADs与TA被明显抑制，继续加入低浓度(1 μmol·L-1)BaCl2以特异性阻断扎考必利产生的IK1增量[11]，DADs和TA又重新出现，表明扎考必利抑制DADs和TA的作用是其增强IK1的效应。
总之，我们的研究结果证明，选择性IK1通道激动剂扎考必利可明显抑制异丙肾上腺素诱发的心律失常，其机制可能与它通过增强IK1使膜电位负值增大和抑制延迟后除极的效应相关。这一结果进一步支持适度增强IK1通道是一条可行的抗心律失常途径。
(致谢：本研究全部在山西医科大学生理学系细胞生理学省部共建教育部重点实验室完成，感谢实验室提供的设备和技术支持；感谢吴博威教授和赵录英老师给予的技术指导。)
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