Cx43重构对高血压左室肥厚性室性心律失常的影响

摘要

背景:随着高血压发病率的逐年上升，高血压引起的左室肥厚(LVH)已经成为与心源性猝死(SCD)相关的主要公共健康问题。导致LVH病人发生SCD的主要原因是恶性室性心律失常(MVA)，但是，目前对于其易发MVA的生理机制并不完全清楚，这为临床治疗LVH患者的MVA带来极大的困难。研究这些机制可以为临床循证医学结论提供理论支持，对临床选择一线降压药物、确定用药时间提供基础理论依据，为研究再灌注患者MVA的治疗药物提供有效靶点。最终，对改善这些病人的预后、减少SCD有重要的社会意义和重大的经济价值。
　　 近年来随着对左心室中层心肌细胞认识的深入，人们提出了跨室壁心室肌细胞电生理异质性的概念。从解剖上来看，心脏左心室心肌在横断面上除了心外膜下心肌细胞和心内膜下心肌细胞外，还存在一层具有独特电生理特性的中层心肌细胞，这种独特性主要表现为:与心外膜下心肌细胞和心内膜下心肌细胞相比，在慢频率稳定的电刺激时，中层心肌细胞的单相动作电位时程尤其是复极时程明显延长，这种差别会导致左心室心肌在横断面上存在复极的异质性，即复极离散，中层心肌细胞单相动作电位时程的延长使左心室心肌有诱发早期后除极(EAD)、延迟后除极(DAD)和触发活动的电生理基础，而三层心肌间复极的不均一性则使左心室心肌容易在心室壁横断面内折返形成MVA如尖端扭转型室性心动过速、心室扑动、心室颤动等。在解剖上，中层心肌与心外膜下心肌及心内膜下心肌之间的交界面处存在心肌结构的差异性，使三层心肌之间的单相动作电位复极速度和传导速度均有差别，这为左心室心肌壁内心电折返的形成提供了重要的解剖基础。更为重要的是，左心室三层心肌细胞不但单相动作电位的时程有差别，对各种刺激因素如心肌缺血、心力衰竭、心肌再灌注等的反应也具有很大的差异，三层心肌细胞对这些病理生理刺激因素的不同反应会增大心肌横断面上有效不应期的离散，增加跨室壁复极的离散度，从而更加容易引起左心室心肌壁内的折返性室性心律失常。由此可见，左心室心肌的跨室壁复极不均一性增加可能是高血压并LVH是发生MVA和SCD的主要电生理机制之一。
　　 导致中层心肌细胞跨室壁复极离散增加的蛋白分子机制并不完全清楚。目前已经证实，缝隙连接蛋白(Cx)是参与MVA发生的主要蛋白分子，左心室心肌细胞主要表达Cx43表型，它是心室肌细胞间重要的蛋白质分子，是介导心室肌细胞间电流传导的主要导体。
　　 Cx43组成的缝隙连接通道通过调控心肌细胞间的离子交换来促进心肌电偶联，达到调节心肌细胞间同步收缩的机械偶联作用。在一些病理生理条件下，室性心律失常的发生也与GJ特别是Cx43的重构相关。先前的研究表明，心肌梗死后左心室心肌的Cx43会异常排列，从而导致心肌细胞间的心电传导不均一，这可能是室性心律失常发生的重要解剖学基础。左心室心肌Cx43含量的减少会引起细胞间心电偶联传导能力的下降，进而使心肌内心电的传导特性发生改变，心电传导延迟，单相动作电位时程的离散度增加，左心室心肌组织的各向传导异性更加不均一。严重冠状动脉疾病伴左心功能减退患者的左心室心肌活检显示，室性心律失常的发生与Cx43的减少相关联。在心力衰竭病人中的研究也证实，室性心律失常与Cx43的表达有关，Cx43下调会使心肌细胞间失偶联，导致患者出现动作电位时程的不均一。但是，以往的研究对于跨室壁Cx蛋白分布是否存在异质性的认识还较少，对跨室壁复极的不均一性的实验研究也未将Cx作为研究的中心环节。可以推测，中层心肌细胞Cx43表达的异质性是跨室壁复极不均一的解剖基础，在病理生理因素刺激下，这种Cx43表达的差异进一步扩大，使跨室壁的复极不均一性增加，复极的离散度增大，这可能是高血压LVH易发MVA的蛋白分子基础。
　　 另外，血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)是肾素—血管紧张素—醛固酮系统(RAAS)的关键成分，既往的研究已经说明它广泛参与了高血压、LVH等许多心血管疾病的发生和发展。近年来的研究还认识到，AngⅡ能够影响左心室心肌的各项电生理指标而参与恶性室性心律失常的发生。传统的降压药物血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)和血管紧张素受体拮抗剂(ARB)却通过抑制循环和局部心肌组织的AngⅡ的作用，进而改善一些病理状态下中层心肌细胞的离子通道功能，减轻跨室壁复极的离散程度，减少恶性室性心律失常的发生。近来的研究表明，AngⅡ还可以减少Cx43的数量，减慢心肌细胞间心电的传导，提示AngⅡ参与影响了心肌细胞间的缝隙连接重构而导致心电生理的异常，这可能是AngⅡ促发室性心律失常的重要蛋白分子机制。
　　 此外，临床研究已经表明，严重的低血钾可以诱发或增加室性心律失常的发生，在病理条件下这种作用更为显著。许多器质性心脏病如高血压并LVH、心力衰竭等本身容易发生致死性的室性心律失常，且因为加强控制血压、改善心功能而经常会使用利尿剂，临床利尿剂的使用中最常见的副作用就是低血钾。故研究低血钾对左心室三层心肌跨室壁复极离散和Cx43表达的影响，探讨其易发室性心律失常的电生理和蛋白机制，对临床防治器质性心脏病的猝死有重要意义。我们的课题主要内容包括:
　　 目的:
　　 ①观察AngⅡ和低钾灌流对正常家兔左心室三层心肌跨室壁复极离散和Cx43表达异质性的影响，探讨AngⅡ和低钾促发MVA的电生理和蛋白分子机制。
　　 ②观察高血压LVH家兔模型跨室壁复极离散和Cx43表达异质性的变化，以及喂服厄贝沙坦、胺碘酮对这些变化的影响，探讨LVH导致的MVA的治疗手段及机制。
　　 方法:
　　 1.动物分组:实验一:将实验家兔随机分成正常对照组（10只）、AngⅡ灌流组（10只）和低钾灌流组（10只），实验中正常对照组离体心脏给予单纯改良台氏液灌流，AngⅡ灌流组给予含1μM AngⅡ的正常台氏液灌流，低钾灌流组则在给予低钾台式液灌流。实验二:将40只家兔随机分成假手术对照组（10只）、LVH实验组（10只）、厄贝沙坦治疗组（10只）和胺碘酮治疗组（10只）。LVH实验组采用传统的腹主动脉缩窄术制备家兔LVH模型，假手术对照组除不行腹主动脉缩窄外，其它同腹主动脉缩窄组。手术后均继续喂养8周，然后进行实验。厄贝沙坦治疗组（10只）也采用传统的腹主动脉缩窄术制备家兔LVH模型，手术后除普通喂养外还给予经口喂服厄贝沙坦片，每次10 mg/kg，每天1次，连续8周，然后进行实验。胺碘酮治疗组（10只）采用传统的腹主动脉缩窄术制备家兔LVH模型，手术后除普通喂养外还给予经口喂服盐酸胺碘酮片，每次50 mg/kg，每天1次，连续4周，继续喂养4周后进行实验。
　　 2.所有家兔麻醉后开胸、剪开心包，暴露心脏的左前壁游离壁，将起搏电极在心脏搏动最强处刺入。用心脏诊疗仪通过起搏电极刺激心脏，从1V的强度开始，每次递增1V，以引起心室颤动的最低强度为室颤阈值。
　　 3.将所有实验家兔心脏剪下并放入4℃台氏液中停搏，修剪心脏后主动脉插管给予Langendorff灌流。
　　 4.通过简易电极连接于生物信号采集与处理系统记录左心室三层心肌的单相动作电位。然后剪毁窦房结，用心电生理刺激仪从右心室壁固定起搏心脏。正常对照组在正常台式液灌流20分钟后同步记录稳定的三层心肌组织单相动作电位并计算各项电生理参数，AngⅡ灌流组给予含浓度为1μM AngⅡ的台式液灌流20分钟后记录，低钾灌流组则在给予低钾台式液灌流20分钟后同步记录。心外膜下心肌和心内膜下心肌的Cx43蛋白表达有显著下降，但以中层心肌的下降更为显著，△Cx43较正常对照组增加，LVH实验组家兔左心室跨室壁的Cx43表达异质性较假手术组显著。
　　 4、厄贝沙坦治疗组电生理参数及Cx43蛋白表达结果比较
　　 (1)厄贝沙坦治疗组的平均动脉压、心重/体重指数和左心室壁厚度与LVH实验组对比显著下降，说明厄贝沙坦能降低高血压左室肥厚家兔的平均动脉压、心重/体重指数，减少左室壁厚度，改善LVH的心室重构。
　　 (2)厄贝沙坦治疗组的VFT显著高于LVH实验组，说明厄贝沙坦能使LVH室颤阈值提高，减少室颤的发生。厄贝沙坦治疗组的TDR、三层心肌APD90较LVH组显著减小。LVH实验组△APD90大于厄贝沙坦治疗组(P＜0.01)，说明厄贝沙坦在缩短LVH三层心肌APD90时，以缩短中层心肌APD90更为显著，使三层心肌复极不均一性减小。
　　 (3)与LVH实验组比较，厄贝沙坦治疗组中层心肌、心外膜下心肌和心内膜下心肌的Cx43蛋白表达相对灰度值均有显著增加（P分别＜0.05和＜0.001），但以中层心肌的增加更为显著，△Cx43缩小(P＜0.01)，说明厄贝沙坦具有降低LVH跨室壁Cx43蛋白表达不均一性的作用。
　　 5、胺碘酮治疗组电生理参数及Cx43蛋白表达结果比较
　　 (1)平均动脉压、心重/体重指数、左心室重量和左室壁厚度在LVH实验组和胺碘酮治疗组间无差别，说明口服胺碘酮对左室肥厚的血压和心室结构无显著影响。
　　 (2)与LVH实验组比较，胺碘酮治疗组的VFT显著升高，表明胺碘酮提高LVH的室颤阈值，能够减少室颤的发生。虽然胺碘酮治疗组三层心肌的APD90均较LVH实验组显著延长，但是胺碘酮治疗组的TDR和AAPD90要显著小于LVH实验组，表明胺碘酮延长中层心肌APD90的作用小于延长心内膜下和心外膜下心肌，从而缩小了三层心肌之间的复极不均一性。
　　 (3)胺碘酮治疗组中层心肌、心外膜下心肌和心内膜下心肌的Cx43蛋白表达相对灰度值较LVH实验组有显著增加（P分别＜0.05和＜0.001），但以中层心肌的增加更为显著，从而导致△Cx43缩小(P＜0.01)，进一步说明胺碘酮也能缩小LVH跨室壁Cx43蛋白表达异质性。
　　 结论:
　　 1.AngⅡ灌流使左心室心肌更加容易诱发心室颤动，这与AngⅡ能够明显延长左心室三层心肌的单相动作电位时程，使跨室壁复极离散度增加，复极不均一性更为显著有关。
　　 2.AngH增大了正常家兔左心室心肌跨室壁Cx43蛋白表达的异质性，这是其导致跨室壁复极离散度增加的蛋白基础。
　　 3.低钾灌流也显著降低了左心室心肌的室颤阈值，使三层心肌单相动作电位时程均明显延长，跨室壁复极不均一性明显增加。
　　 4.低钾灌流还使左心室三层心肌的Cx43蛋白表达显著降低，但以中层心肌组织的Cx43蛋白表达降低更为明显，进一步扩大正常家兔左心室心肌跨室壁Cx43蛋白表达的不均一。
　　 5.高血压LVH时三层心肌的单相动作电位时程均延长，但以中层心肌延长更为明显，跨室壁复极离散度更为显著，容易诱发心室颤动。
　　 6.LVH左心室跨室壁的Cx43表达异质性较正常对照组明显，这是其跨室壁复极离散度增加的原因。
　　 7.厄贝沙坦能降低LVH家兔的平均动脉压、心重/体重指数，减少左室壁厚度，改善LVH的心室重构。
　　 8.厄贝沙坦能够缩短LVH三层心肌单相动作电位时程，但以中层心肌的缩短更为明显，使三层心肌复极不均一性减小，室颤阈值提高。
　　 9.厄贝沙坦具有增加LVH三层心肌组织Cx43蛋白表达，降低跨室壁Cx43表达不均一性的作用，从而改善LVH跨室壁复极的离散。
　　 10.胺碘酮延长LVH中层心肌单相动作电位时程的作用小于心内膜下和心外膜下心肌的延长，缩小了三层心肌之间的复极离散度，使室颤阈值提高。LVH实验组、厄贝沙坦治疗组和胺碘酮治疗组均在正常台式液灌流20分钟后同步记录稳定的三层心肌组织单相动作电位并计算各项电生理参数。

目录

摘要

前言

第一部分 跨室壁Cx43异质性与左心室心肌复极不均一性的关系

材料与方法

结果

讨论

第二部分 Cx43重构对左室肥厚跨室壁复极不均一的影响及药物干预研究

材料与方法

结果

讨论

参考文献

综述 高血压左室肥厚与室性心律失常

主要英文缩略词表

成果

致谢

声明

统计学证明