左西孟旦对离体鼠心再灌注性心律失常及心功能影响的对比研究

作者：李新巧作者单位：江苏省麻醉医学研究所，江苏徐州221002 【摘要】  目的 观察比较新型强心药钙增敏剂左西孟旦与传统强心药多巴酚丁胺对大鼠离体心脏缺血/再灌注后心律失常及心功能的影响。方法 雄性SD大鼠32只，随机分为4组（n＝8）：对照组（CON组）、左西孟旦组（LS组）、多巴酚丁胺组（DB组）和无水乙醇溶剂组（SOL组）。建立离体心脏缺血/再灌注损伤Langendorff灌注模型，平衡灌注20 min、缺血25 min、复灌120 min。复灌期分别灌注K-H液，含左西孟旦0.3 μmol/L、多巴酚丁胺0.1 μmol/L及无水乙醇0.6 mmol/L的K-H液120 min。观察比较各组心脏功能学指标；记录全程心电图，对各组心律失常发生情况进行评分，统计各组室性心动过速（VT）和心室纤颤(VF)发生率及其持续时间。结果 在再灌注20～120 min，LS组和其他各组相比，左心室舒张末压（LVEDP）显著降低，左心室发展压（LVDP）和左心室内压变化最大速率（±dp/dtmax）显著增加（P<0.05或P<0.01）。再灌期LS组心律失常评分显著小于DB组（P<0.01），和CON组差异无显著性（P>0.05）。DB组7例发生VT，3例发生VF，持续时间分别为VT（16.8±2.3） s及VF(9.6±1.9) s，而LS组无VT及VF发生。结论 与传统强心剂多巴酚丁胺相比，左西孟旦显著改善大鼠缺血/再灌注后心功能，不加重再灌注性心律失常。 【关键词】  左西孟旦 多巴酚丁胺 缺血 再灌注损伤 心律失常 大鼠    Comparative study on the effects of levosimendan on the arrhythmia induced    by reperfusion in isolated rat hearts    LI Xinqiao, LIU Jindong*, ZENG Yinming    （The Institute of Anesthesiology of Jiangsu Province, Xuzhou, Jiangsu 221002, China）    Abstract： Objective  To compare the effects of levosimendan with that of dobutamine on the arrhythmia induced by reperfusion in isolated rat hearts. Methods  32 male isolated SD rat hearts were randomly divided into 4 groups: control group (CON), levosimendan group (LS), dobutamine group (DB) and solvent group（SOL）. They were perfused on Langendorff apparatus for 20 min at 37℃ for equilibrium. Ischemia-reperfusion injury was produced after 25 min global ischemia and 120 min reperfusion. The respective perfusates were: K-H perfusate (for CON group) and K-H perfusates containing 0.3 μmol/L levosimendan (for LS), 0.1 μmol/L dobutamine (for DB) and 0.6 mmol/L dehydrated alcohol （for SOL）. The indexes of cardiac mechanical function, the arrhythmia score and the incidence and duration of VF and VT were studied. Results  The LVEDP was lower and the LVDP  and ±dp/dtmax were higher in LS group than in CON and DB groups (P<0.05 or P<0.01). The arrhythmia score in LS was lower than that in DB (P<0.01). The incidence and durations of VT and VF were higher and longer in DB group than in LS group (P<0.01). Conclusion  Compared with dobutamine, levosimendan can better improve the functions of isolated rat hearts after ischemia-reperfusion, and in the same time, avoids or decreases the reperfusion induced arrhythmias.    Key words: lovosimendan; dobutamine; ischemia-reperfusion injury; arrhythmia; rat    体外循环辅助下的心脏停跳手术，在心脏复跳初期，由于心肌胞质内钙超载及大量氧自由基的产生，不可避免地会发生心肌缺血/再灌注损伤的病理生理过程。临床表现为心肌舒缩功能障碍及各种再灌注性心律失常的出现，治疗上往往需要正性肌力药物支持来维持正常的循环。目前应用最广泛的正性肌力药包括儿茶酚胺类和磷酸二酯酶Ⅲ抑制剂，其主要通过提高胞质内cAMP水平和钙离子浓度发挥强心作用，因此可能存在加重再灌注心肌氧供需失衡和心律失常的危险。左西孟旦是新型强心剂——钙增敏剂家族的一员，其通过增加心肌肌钙蛋白对Ca2+的敏感性而发挥强心作用［1］，不影响胞质内钙水平，从作用机制上可避免上述传统强心剂的作用缺陷。本实验利用Langendorff灌注模型，比较上述2种强心剂对离体鼠心缺血/再灌注后心功能和心律失常的影响，以观察左西孟旦在治疗缺血/再灌注后心功能障碍方面是否具有独特优势。

  1  材料和方法

    1.1  实验材料

    1.1.1  动物选择与分组  健康成年雄性SD大鼠32只，体重250～300 g，由徐州医学院实验动物中心提供。随机分为4组（n＝8）：对照组（CON组）、左西孟旦组（LS组)、多巴酚丁胺组（DB组）和无水乙醇溶剂组(SOL组)。

    1.1.2  主要试剂及仪器  左西孟旦（北京合成天地化学技术有限公司），多巴酚丁胺（上海第一生化药业有限公司），K-H缓冲液(mmol/L)：NaCl 118、KCl 4.7、KH2PO4 1.2、MgSO4 1.2、CaCl2 2.5、NaHCO3 25、葡萄糖11.1、乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na） 0.125。Langendorff灌注模型（国产自组装）；SPECTRAMED血流动力学监测仪（美国），Maclab V/4s数模转换器（澳大利亚），RS-3200压力换能器（澳大利亚），Macintosh 7200/90计算机（美国）。

    1.2  实验方法

    1.2.1  离体鼠心缺血/再灌注模型的建立  大鼠腹腔注射肝素（500 U/kg）抗凝，20％乌拉坦(1 g/kg)麻醉后取心脏，固定于Langendorff灌注管口，行心脏逆行灌注。灌注液温度维持在（37±0.5）℃，以95％O2 +5％CO2混合气体饱和，使pH值维持在7.35～7.45。将一带有小乳胶水囊的测压管经二尖瓣口插入左心室，连接压力换能器，调节水囊的容积使左心室舒张末压（LVEDP）维持在4～6 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），经Maclab／4s数模转换器与Macintosh 7200／90计算机相连实时采集信息。

    1.2.2  灌注方案  各组心脏用K-H液平衡灌注20 min后，选择心率（HR）>200次/min、左心室发展压（LVDP）>75 mmHg、室性期前收缩<5个/min的心脏行全心缺血25 min后再灌注。CON组用K-H液再灌120 min，余组分别用含左西孟旦0.3 μmol/L、多巴酚丁胺0.1 μmol/L、无水乙醇0.6 mmol/L的K-H液再灌注120 min。

    1.2.3  心功能指标采集  记录平衡末、再灌注10、20、30、60、120 min各时点LVEDP、LVDP、左心室内压变化最大速率（±dp/dtmax）及HR。

    1.2.4  心律失常判断及评分标准  将2个不锈钢丝钩形电极分别钩在右心房和左心室尖部，连续监测记录心脏表面心电图［2］。心律失常的判断按照Lambeth会议标准，评分则参考Curtis等［3］报道的评分规则。具体如下：①0分，无心律失常；②1分，偶发性室性期前收缩；③2分，频发性室性期前收缩；④3分，偶发性室性心动过速（VT）；⑤4分，频发性室性心动过速或偶发性心室纤颤（VF）；⑥5分，频发性VF或心脏停跳。统计各组VT和VF发生率及其持续时间。

    1.3  统计学处理  采用SPSS13.0软件对数据进行统计学分析。计量资料以±s表示，组内比较采用重复测量资料的单因素方差分析，组间比较采用完全随机设计的单因素方差分析（ANOVA），心律失常发生率采用确切概率法，等级资料行Ridit分析。检验水准：α＝0.05。

    2  结  果

    2.1  对心功能指标的影响  与平衡末比较，再灌注不同时点各组LVDP、±dp/dtmax均有不同程度降低，而LVEDP则明显上升（P<0.01），说明再灌注后心功能均减退；再灌注10、20 min，LS组和DB组LVDP和+dp/dtmax显著高于CON组（P<0.05或P<0.01），说明左西孟旦和多巴酚丁胺在再灌初期均显著增强心肌收缩力；在再灌注30～120 min各时点，与CON组比较，多巴酚丁胺对LVDP和+dp/dtmax无显著影响（P>0.05），其心率血压乘积（RPP）值则明显高于CON组（P<0.01），和LS组差异无统计学意义（P>0.05）。LS组和CON相比，再灌注各时点LVDP、±dp/dtmax和RPP值均显著增加，LVEDP则明显降低（P<0.01）；和DB组相比，在再灌注30～120 min各时点，LS组的LVDP、±dp/dtmax显著高于DB组（P<0.01），而LVEDP显著低于DB组（P<0.01）；提示，在改善心肌舒缩功能的效应上左西孟旦明显强于多巴酚丁胺。DB组较其他组在再灌注全程均显著增快HR（P<0.01）；LS组HR仅在再灌60、120 min时点与CON组差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

2.2  对再灌注性心律失常的影响  再灌注期，各组均发生各种类型的心律失常，具体评分见表2。CON组有2例发生VT，持续时间为(7.7±0.8) s；LS组无VT和VF发生；DB组VT和VF发生率分别为7/8和3/8，持续时间分别为VT(16.8±2.3) s，VF(9.6±1.9) s，显著高于CON和LS组(P<0.01)。表1  各组血流动力学指标的变化与平衡末比较:﹟P<0.05，﹟﹟P<0.01;与CON组比较:*P<0.05， **P<0.01;与DB组比较; △P<0.05， △△P<0.01表2  各组大鼠离体心脏再灌注性心律失常评分的比较

    3  讨  论

    本实验采用离体心脏Langendorff灌注模型，排除了在体心脏功能受前、后负荷及神经体液等诸多因素的影响。采用的药物浓度为等效收缩剂量的左西孟旦0.3 μmol/L和多巴酚丁胺0.1 μmol/L［4］，以便更合理地评价2种药物的强心作用。

    本实验结果表明，左西孟旦改善大鼠离体心脏复灌期心功能，同时不增加再灌注性心律失常。与多巴酚丁胺相比，左西孟旦在改善离体鼠心缺血/再灌注后心功能，维持心脏电生理稳定性方面具有明显的优势。

    心肌缺血/再灌注引起的心功能紊乱的发病环节之一就是再灌注早期的钙超载和心肌对钙的敏感性降低［5］。传统的正性肌力药物儿茶酚胺类和磷酸二酯酶Ⅲ抑制剂类，由于提高再灌注早期胞质内钙浓度，因此将会加重再灌注期心肌顿抑和心律失常的严重性。钙增敏剂左西孟旦以高亲合力结合在肌钙蛋白C（TnC）的N端，稳定TnC－Ca2+复合物的构象，提高心肌对Ca2+的敏感性与反应性而达到增强心肌收缩力的目的［6］。左西孟旦与TnC的结合是“钙依赖式”［7］的，在增强收缩力的同时不损害心肌的舒张功能。这一特性也是该药在强心同时不增加心律失常和心肌氧耗的作用机制之一［8］。

    发生再灌注性心律失常的2个主要学说就是过度的细胞内钙循环和氧自由基的形成［9］。复氧时大量Ca2+的内流导致了肌浆网对Ca2+的振荡性释放，从而导致了后收缩和延迟性后除极，当其达到一定阈值时即可产生触发活动［10］，从而引起各种类型的再灌注性心律失常。本实验中，多巴酚丁胺明显增加了再灌注性心律失常的发生，其VT和VF的发生率和持续时间显著高于CON组和LS组，表明多巴酚丁胺有致再灌注后心律失常的作用。大量研究表明，KATP通道的开放可以显著缩短动作电位时程，减少Ca2+内流，抑制心肌细胞后电位的产生，有效防止心律失常［10］。左西孟旦不增加再灌注期间心肌细胞内钙水平，而且具有开放KATP通道的特性［11］，这些特点均有利于其减少或阻止再灌注性心律失常的发生。

    由于多巴酚丁胺在心脏围手术期的循环支持方面发挥了很大的作用，至今仍在临床普遍应用，而左西孟旦的临床应用经验有限，故对二者作用的合理评价尚需大量的基础和临床研究来证实。已有的临床资料表明，左西孟旦在心脏围手术期的循环支持方面将有很好的应用前景。

【参考文献】  ［1］ Haikala H， Kaivola J， Nissenen E. Cardiac troponin C as a target protein for a novel calcium sensitizing drug， levosimendan ［J］. J Mol Cell Cardiol，1995，27（9）:1859-1866.

［2］ 钮伟真，叶 刚，刘 萍，等.介绍一套小动物离体灌流心脏心电信号研究设备［J］.中国心脏起搏与心电生理杂志，2000，14（2）：124-126.

［3］ Curtis MJ， Walker MJ. Quantification of arrhythmias using scoring systems: an examination of seven scores in an in vivo model of regional myocardial ischemia ［J］. Cardiovasc Res，1988，22（9）:656-665.

［4］ Du Toit EF， Muller CA， McCarthy J， et al. Levosimendan: effects of a calcium sensitizer on function and arrhythmias and cyclic nucleotide levels during ischemia/reperfusion in the Langendorff-perfused guinea pig heart ［J］. J Pharmacol Exp Ther，1999，290（2）：505-514.

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［7］ Haikala H， Nissinen E， Etemadzadeh E， et al. Troponin C-mediated calcium sensitization induced by levosimendan does not impair relaxation ［J］. J Cardiovasc Pharmacol，1995，25（5）：794-801.

［8］ McGough MF， Pagel PS， Lowe D. Effects of levosimendan on left ventricular function: Correlation with plasma concentrations in conscious dogs ［J］. J Cardiothorac Vasc Anesth，1997，11（1）：49-53.

［9］ L.H.奥佩.心脏生理学(从细胞到循环)［M］.高天祥，译.第3版.北京：科学出版社，2001：489.

［10］ 李志强.缺血/再灌注心律失常机制探讨［J］.国外医学·麻醉学与复苏分册，2001，22（5）：303-306.

［11］ Yokoshiki H， Katsube Y， Sunagawa M. Levosimendan， a novel Ca2+ sensitizer， activates the glibenclamide-sensitive K＋ channel in rat arterial myocyte ［J］. Eur J Pharmacol，1997，333(2-3):249-259.