复极时程和跨室壁复极离散在尖端扭转型室性心动过速中的作用

1、复极时程和跨室壁复极离散在尖端扭转型室性心动过速中的作用        作者：刘念，周强，阮燕菲，卜军，张存泰 【关键词】 跨室壁复极离散 【Abstract】 AIM: To investigate the role of repolarization duration and transmural dispersion of repolarization (TDR) for the occurrence of torsade de pointes (TdP). METHODS   

2、                            作者：刘念，周强，阮燕菲，卜军，张存泰  【关键词】  跨室壁复极离散 【Abstract】 AIM: To investigate the role of repolarization duration and transmural dispersio

3、n of repolarization (TDR) for the occurrence of torsade de pointes (TdP). METHODS:  Thirtytwo rabbits were divided into four groups: lowconcentration sotalol group (10 mol/L), highconcentration sotalol group (100 mol/L), lowconcentration quinidine group (1 mol/L) and highconcentration quinidine

4、 group (10 mol/L). With the monophasic action potential (MAP) recording technique, MAP of epicardium, midmyocardium and endocardium were simultaneously recorded by specially designed plungeneedle electrodes across the left ventricular free wall of rabbit hearts purfused by Langendorff method. Monoph

5、asic action potential duration (MAPD), TDR, early afterdepolarization (EAD) and TdP were observed. RESULTS:  Sotalol induced concentrationdependent prolongation of MAPD in all the three layers of ventricular myocardium and TDR. Eight rabbits developed EAD and six developed TdP in highconcentrat

6、ion sotalol group. Only four developed EAD in lowconcentration sotalol group whereas no rabbit developed TdP. Quinidine induced concentrationdependent prolongation of MAPD in all the three layers of ventricular myocardium and reverse concentrationdependent increase of TDR. Seven rabbits developed EA

7、D and one developed TdP in highconcentration quinidine group. Six developed EAD and four developed TdP in lowconcentration quinidine group. CONCLUSION:  The risk for the development of TdP is chiefly related to the increase in TDR rather than the prolongation of the repolarization duration. 【Ke

8、ywords】 repolarization duration; transmural dispersion of repolarization; torsade de pointes 【摘要】 目的: 探讨复极时程和跨室壁复极离散(TDR)在尖端扭转型室性心动过速（TdP）发生的作用. 方法：32只兔随机等分为4组，低浓度索他洛尔组（10 mol/L）,高浓度索他洛尔组（100 mol/L），低浓度奎尼丁组（1 mol/L）,高浓度奎尼丁组（10 mol/L）. 采用Langendorff技术离体兔心脏灌流，同步记录用药后三层心肌的单相动作电位（MAP）和TDR，观察早期后除极（EAD）、T

9、dP的发生情况. 结果：索他洛尔浓度依赖性地延长三层心肌MAP时程（MAPD）和TDR，高浓度索他洛尔组诱发EAD，TdP分别为8只和6只，而低浓度组诱发EAD，TdP分别为4只和0只. 奎尼丁浓度依赖性地延长三层心肌MAPD，但逆浓度依赖性地延长TDR，高浓度奎尼丁组诱发EAD，TdP分别为7只和1只，而低浓度组诱发EAD，TdP分别为6只和4只. 结论：与TdP的发生密切相关的主要是TDR，而不是复极时程. 【关键词】 复极时程；跨室壁复极离散；尖端扭转型室性心动过速 0引言 尖端扭转型室性心动过速（torsade de pointes,TdP）通常被定义为与QT延长有关的多形性室性心动过

10、速，大多数学者认为QT延长是发生TdP的关键因素，因而临床上应用某些可能延长复极时程的药物，如索他洛尔、奎尼丁、胺碘酮等药物，都要密切监测患者的QT间期. 但近十年来的研究发现，跨室壁复极离散（transmural dispersion of repolarization, TDR）与TdP发生密切相关1，2. 因此探讨复极时程和TDR在TdP发生中所起的作用，对于临床上预防和治疗TdP具有重要价值. 本实验采用自制单相动作电位记录电极同步记录离体兔三层心肌细胞的单相动作电位 (monophasic action potential，MAP)，观察索他洛尔和奎尼丁诱发TdP的发生情况以及与复极

11、时程和TDR的关系，以期明确复极时程和TDR在TdP发生中所起的作用. 1材料和方法 11材料 实验溶液配制:台氏液（mmol/L）：NaCl 135.0，KCl 5.4，CaCl2 1.8，MgCl2 1.0，NaH2PO4 0.33，HEPES 10，Glucose 10，用NaOH调整pH值至7.4. 低钾、镁台氏液（mmol/L）： KCl 1.5，MgCl2 0.35，其他成分与台氏液相同. 索他洛尔（dsotalol,德国海德堡医学院赠送）的浓度为10和100 mol/L，奎尼丁(Sigma公司产品)的浓度为1和10 mol/L. 其他试剂均为分析纯. 12方法 1.2.1心脏标本

12、制备取日本大耳白兔32只，雌雄不拘，体质量（1.9±0.3）kg，华中科技大学同济医学院实验动物中心提供. 经乌拉坦(1 g/kg, iv)麻醉，肝素400 U/kg静脉抗凝后立即开胸剪取心脏，放入4台氏液中，主动脉插管连接于Langendorff灌流装置. 以950 mL/L O2+50 mL/L CO2饱和的台氏液灌流，灌流温度保持在37. 1.2.2实验方案32只兔随机等分为4组，低浓度索他洛尔组（10 mol/L），高浓度索他洛尔组（100 mol/L），低浓度奎尼丁组（1 mol/L），高浓度奎尼丁组（10 mol/L）. 实验步骤：毁损房室结至出现缓慢的室性逸搏心律（周期

13、1500 ms）. 电生理刺激仪（XD2A，苏州）以周长（CL）400，800，1000，1200和1500 ms右室起搏心脏，每一频率下心搏100次后同步记录三层心肌MAP. 4组标本均先用正常台氏液灌流30 min后，记录基础状态值，设置为对照组(Control)；接着换用含药物的台氏液灌流，30 min后重复前述记录程序；而后固定1500 ms起搏，立即换用含同样浓度药物的低钾、镁台氏液灌流，观察5 min内EAD及TdP的发生情况. 1.2.3单相动作电位电极的制备和安放参照文献3方法. 心外膜电极：用外壳包有聚四氟乙烯的银丝（直径0.3 mm），制成吸附式电极固定于左心室前侧壁心外膜

14、表面. 中层心肌电极：直径0.3 mm的外壳包有聚四氟乙烯的银丝，插入制成槽状的注射器针头内，电极头端做成1 mm的垂直于针芯的小钩，使头端稍突出于槽的平面，通过针头上的自制圆盘控制针头插入深度为电极头端距心外膜表面2.5 mm，插入电极部位尽量靠近心外膜电极. 心内膜电极：直径为0.3 mm的外壳包有聚四氟乙烯的银丝，头端制成2 mm的小钩，经注射器针头插入心腔，调节电极的位置，使其与心内膜紧密接触. 参比电极：离体灌流时参比电极固定于主动脉根部.     1.2.4实验参数记录心外膜、心内膜和中层心肌细胞的MAP电极分别与BL400生物信号采集与处理

15、系统（泰盟电子有限公司生产，四川成都）计算机接口装置相连接，经A/D转换输入计算机，调节时间常数为0.1 s，滤波为500100            1.2.4实验参数记录心外膜、心内膜和中层心肌细胞的MAP电极分别与BL400生物信号采集与处理系统（泰盟电子有限公司生产，四川成都）计算机接口装置相连接，经A/D转换输入计算机，调节时间常数为0.1 s，滤波为5001000 Hz. 1.2.5观察指标MAP复极90%的时限(MAPD90)：MAP 0期至复极90%时之间的水

16、平距离. TDR：三层心肌最长的MAPD90和最短的MAPD90之差. 早期后除极(early afterdepolarization, EAD)、TdP的发生情况. EAD指MAP 3相向上的波折，TdP定义为发生在QT（U）间期延长基础上的连续5个或5个以上的QRS波群围绕等电位线改变极性的频率大于200次/min的多形性室性心动过速. 统计学处理：实验数据以x±s表示，经SPSS 12.0统计软件分析，中层心肌与内膜、外膜的比较采用单因素方差分析；各浓度下，与各自的Control组比较采用配对t检验，高浓度用药与低浓度用药比较采用团体t检验，TdP与TDR和中层心肌MAPD90

17、相关性采用直线相关分析. P<0.05认为有统计学意义. 2结果 21索他洛尔对离体兔左心室三层心肌复极，TDR以及TdP的影响低浓度索他洛尔台氏液灌流30 min后，三层心肌MAPD90明显延长，起搏周期从400 ms依次增至1500 ms时，MAPD90呈逆频率依赖性（Fig 1, Tab 1），灌流后中层心肌MAPD90延长幅值较外膜下心肌更大（P<0.05），其结果是索他洛尔灌流后心室肌TDR较灌流前增大（P<0.05）. 低浓度索他洛尔的低钾、镁台氏液灌流后， 4只兔出现EAD，无TdP产生. 高浓度索他洛尔台氏液灌流30 min后，三层心肌MAPD90明显延长(F

18、ig 2)，且灌流后中层心肌MAPD90延长幅值较外膜下心肌更大（P<0.05）；与低浓度索他洛尔组相比，高浓度索他洛尔组灌流后三层心肌MAPD90延长值和TDR增加值均更显著（P<0.05）. 高浓度索他洛尔的低钾、镁台氏液灌流后，8只兔出现EAD，6只TdP产生. 在索他洛尔组（包括低浓度和高浓度），TDR和中层心肌细胞的MAPD90与TdP均呈正相关（r=0.847，P<0.05；r=0.844，P<0.05）.表1起搏周长为1500 ms时，索他洛尔对内、中、外三层心肌MAPD90和TDR的影响（略） 22奎尼丁对离体兔左心室三层心肌复极，TDR以及TdP的影响

19、低浓度奎尼丁台氏液灌流30 min后，三层心肌复极时程MAPD90明显延长（Fig 3, Tab 2），起搏周期从400 ms依次增至1500 ms时，三层心肌复极时程MAPD90呈逆频率依赖性，灌流后中层心肌MAPD90延长幅值较外膜下心肌更大（P<0.05），其结果是奎尼丁灌流后心室肌TDR较灌流前增大（P<0.05）. 低浓度奎尼丁的低钾、镁台氏液灌流后，6只兔出现EAD，4只产生TdP. 高浓度奎尼丁台氏液灌流30 min后，三层心肌MAPD90均延长（Fig 4），但与灌流前相比中层心肌MAPD90延长幅值小于心外膜下心肌（P<0.05）；其结果是高浓度奎尼丁组灌流

20、后TDR增加值低于低浓度奎尼丁组（P<0.05）. 高浓度奎尼丁的低钾、镁台氏液灌流后，7只兔出现EAD，1只产生TdP. 在奎尼丁组（包括低浓度和高浓度），TDR与TdP的发生呈正相关（r=0.791，P<0.05），而中层心肌细胞MAPD90与TdP的发生无相关性（r=0.496，P>0.05）.表2起搏周长为1500 ms时，奎尼丁对内、中、外三层心肌MAPD90和TDR的影响（略） 3讨论 TdP是发生于QT间期延长基础上的多形性室性心动过速，因此临床医生一直注意监测QT间期. 然而一些临床观察发现TdP的发生与QT间期的延长程度不平行，如服用奎尼丁的患者往往在用药初

21、期易发TdP. 这给我们一个提示，在复极延长之外可能还有更重要的电生理机制参与形成TdP. 我们的实验结果显示，索他洛尔组， TdP的发生与复极时程和TDR呈正相关；而奎尼丁组，TdP的发生与TDR呈正相关，与复极时程无相关. 因此我们推断TdP的发生主要与TDR密切相关. 大量研究表明M细胞是构成中层心肌和TDR的主体，并且在心脏的触发活动和折返性心律失常尤其是TdP的形成和维持中具有重要作用. 中层细胞区别于内、外膜下心肌细胞的最重要特性是其IKs较小且缓慢，晚INa和INaCa电流较大，而IKr和IK1电流密度在三层心肌中相同4-6. 大多数延长QT间期的药物都显著延长M细胞的动作电位，

22、从而增加TDR，如本实验中的索他洛尔等IKr阻滞剂7,8. 但是对于多通道阻滞剂相对就复杂些，如苯巴比妥，胺碘酮，西沙比利等，在低浓度仅阻断IKr电流，显著延长中层心肌细胞的复极时程，造成TDR增大；而在高浓度不仅阻断IKr电流，还阻断IKs或(和)晚INa电流，阻断IKs导致内、外膜下心肌细胞复极时程延长，阻断晚INa则使中层心肌细胞复极时程缩短，最终造成TDR增加不明显甚至减少9，10，这正如本实验的结果所示. 我们的研究进一步证实了TdP的发生与否关键在于TDR，而不是复极时程的延长程度. 目前临床实践中预测TdP发作的主要指标是QT间期，但显然这并不能可靠地预测多通道阻滞药物并发TdP

23、的危险性. 有实验资料显示，T波顶点至终点的间期（TpeakTend）能够代表心室肌TDR 11， TpeakTend是否可以用来作为临床实践中预测TdP的指标，还有待进一步的研究. 【参考文献】 1 Sicouri S, Antzelevitch C. A subpopulation of cells with unique electrophysiological properties in the deep subepicardium of the canine ventricle: The M cellsJ. Circ Res, 1991;68 (6):1729-1741. 2 Yan

24、 GX, Lankipalli RS, Burke JF, et al. Ventricular repolarization components on the electrocardiogram: Cellular basis and clinical significancereviewJ. J Am Coll Cardiol, 2003;42 (3):401-409. 3 Zhang C, Li Y, Lu Z, et al. Relationship between the U wave on electrocardiogram and the midmyocardium of th

25、e left ventricular wallJ. Chin Med J (Engl), 2002;115(4):509-512. 4 Antzelevitch C, Shimizu W. Cellular mechanisms underlying the long QT syndromereviewJ. Curr Opin Cardiol, 2002;17 (1):43-51. 5 臧益民,臧伟进. M细胞、跨室壁离散度与心律失常的关系综述J. 心脏杂志, 2002;14(4):343-345. Zang YM, Zang WJ. Effect of  M cell and

26、60; transmural dispersion of repolarization on arrhythmiareviewJ. Chin Heart J, 2002;14(4):343-345. 6 徐有秋. 心律失常的心肌电生理研究进展综述J. 心脏杂志，2003；15（2）：165-168.     Xu YQ. Progress of cardiac electrophysiology in arrhythmiareviewJ. Chin Heart J, 2003;15（2）:165-168. 7 Shimizu W, Antzelevitc

27、h C. Effects of a K+ channel opener to reduce transmural dis            Xu YQ. Progress of cardiac electrophysiology in arrhythmiareviewJ. Chin Heart J,  2003;15（2）:165-168. 7 Shimizu W, Antzelevitch C. Effects of a K+ channel opener to reduce transmural dispersion of repolarizatio