朱智德,盧健棋,韋 斌,姜 浩,王慶高
病態(tài)竇房結(jié)綜合征(sick sinus syndrome,SSS)是由于心臟竇房結(jié)及其周圍組織的結(jié)構(gòu)與功能的病理改變,導(dǎo)致心肌起搏功能和/或心肌傳導(dǎo)束沖動傳導(dǎo)障礙,產(chǎn)生各種心律失常的綜合征。竇房結(jié)(atrionector)是心臟的最高起搏點。竇房結(jié)由P細(xì)胞、T細(xì)胞和心房肌細(xì)胞所組成:P細(xì)胞(起搏細(xì)胞、竇房結(jié)細(xì)胞)形圓小(5μm~10μm)、色淡蒼白(pale)、分化程度低、類似原始心肌細(xì)胞。具有自動起搏的特性。竇房結(jié)細(xì)胞聯(lián)結(jié)包括P-P細(xì)胞(起搏細(xì)胞)、P-T(移行細(xì)胞)、T-T細(xì)胞、T-心房肌細(xì)胞之間的連接,其連接方式包括縫隙連接(gapjunction,GJ)、橋粒(desmosome)和黏著連接(adhering junction)三種??p隙連接蛋白(connexin,Cx)是構(gòu)成細(xì)胞間GJ的分子基礎(chǔ)。縫隙連接由連接蛋白家族跨膜蛋白組成,研究已確定在心臟表達的Cx家族成員主要有Cx43、Cx40、Cx45。
中醫(yī)學(xué)根據(jù)SSS的臨床表現(xiàn),多將其歸屬于“心悸”、“頭暈”、“胸痹”、“厥證”、“脈遲癥”、“脈結(jié)代”等范疇。復(fù)方扶芳藤合劑主要由扶芳藤、人參、黃芪等藥組成,有益氣行血,溫補心脾腎之功。在臨床中發(fā)現(xiàn)扶芳藤合劑對SSS有較好的療效,其作用機制尚未明了。本實驗在成功建立家兔SSS模型的基礎(chǔ)上,通過觀察扶芳藤合劑對竇房結(jié)細(xì)胞Cx45、Cx43及Cx40蛋白表達的影響,探討其治療病態(tài)竇房結(jié)綜合征的分子機制。
1.1 實驗動物 健康雄性家兔40只,體重(2.5±0.5)kg,由廣西中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物中心提供,常規(guī)飼養(yǎng),自由進食進水。
1.2 實驗藥品和試劑 復(fù)方扶芳藤合劑由廣西中醫(yī)學(xué)院制藥廠提供(規(guī)格:每支10mL);心寶丸,廣東省藥物研究所制藥廠生產(chǎn)(規(guī)格:每丸60mg),以蒸餾水配成0.2g/mL供家兔灌胃用。CX45、CX43蛋白特異性一抗(Rabbitanti-45,Rabbitanti-43,Rabbitanti-4,美國Sigma公司)
1.3 實驗儀器 電生理儀,常用手術(shù)器械,DF -5A心臟電生理刺激儀 (蘇州市東方電子儀器廠),針形四極心電電極(廣西中醫(yī)藥大學(xué)實驗中心提供),DH- 140動物人工呼吸機(浙江醫(yī)科大學(xué)儀器實驗廠),BMJ -1型生物組織包埋機(上海京工實業(yè)有限公司),RM2315切片機(德國Leica公司),奧林巴斯BX51T生物顯微鏡(型號BX51T-32F01,日本OLYMPUS公司),奧林巴斯顯微照相機(型號 C-7070,日本 OLYM-PUS公司)。
1.4 實驗方法
1.4.1 動物分組與給藥方法 將40只大耳白兔按隨機數(shù)字表隨機分為正常組(A組)、模型組(B組)、復(fù)方扶芳藤合劑高劑量組(C組)、復(fù)方扶芳藤合劑低劑量組(D組)、心寶丸組(E組),每組8只。正常組不進行造模,其余各組于模型成功后第5天開始灌胃給藥,連續(xù)2周,每天1次。C組給予復(fù)方扶芳藤合劑3.6g/(kg·d),D組給予復(fù)方扶芳藤合劑0.9g/(kg·d),E組給予心寶丸0.3g/(kg·d)。A組、B組以等體積的生理鹽水灌胃。
1.4.2 SSS模型制作 取以3%戊巴比妥鈉30mg/kg耳緣靜脈麻醉。四肢皮下固定針形心電電極并連接至BL-420F生物機能實驗儀,記錄體表心電圖。氣管插管連接呼吸機,潮氣量22mL。沿胸骨正中右緣2mm~3mm剪斷第2~4肋骨,縱行開胸,注意避免損傷右胸膜,經(jīng)縱隔打開心包,暴露右心房及右心耳。用干棉簽拭干心臟竇房結(jié)區(qū)(右上腔靜脈與右心房交界處),用20%甲醛溶液浸潤2mm×3mm棉球外敷竇房結(jié)區(qū)3 min~5min,當(dāng)出現(xiàn)心率較濕敷前下降30%~50%,出現(xiàn)竇性停搏、快慢綜合征、竇房阻滯或結(jié)性逸搏為竇房結(jié)急性損傷模型成功標(biāo)志。取出棉球,持續(xù)觀察1h,待心率穩(wěn)定,青霉素生理鹽水沖洗胸腔,逐層關(guān)胸。
1.4.3 竇房結(jié)取材 行竇房結(jié)電生理功能檢測后于耳緣靜脈注入空氣栓塞致死,迅速取出心臟并用生理鹽水沖洗,分離出右心耳及上、下腔靜脈,剪開上、下腔靜脈,于上腔靜脈入口以下至從腔耳角向外下沿界嵴到下腔靜脈口這一區(qū)域切取竇房結(jié)組織,將組織修剪為3mm×4mm的組織塊,浸泡于4%多聚甲醛固定,常規(guī)石蠟包埋、切片。
1.4.4 竇房結(jié)組織Cx45、Cx43、Cx40蛋白表達的檢測 采用SABC三步法:切片常規(guī)脫蠟至水,3%的H2O2以消除內(nèi)源性過氧化物酶活性,蒸餾水洗3次。再將切片浸入0.01mol/L的枸櫞酸鹽緩沖液(pH=6.0)微波爐中加熱3min,冷卻后PBS洗滌2次,5%BSA室溫下封閉20min,滴加適當(dāng)(50μL)稀釋一抗(兔抗鼠多克隆抗體)4℃過夜;PBS沖洗,滴加生物素化三羊抗兔IgG,37℃20min,沖洗后滴加試劑SABC,37℃20min,再次沖洗后DAB室溫顯色,鏡下控制反應(yīng)時間,及時終止。蘇木染色、脫水、透明、封片。對照組設(shè)計:以PBS代替一抗為陰性對照。陽性為棕黃色,陰性不顯色。用Image-pro plus 6.0圖像分析系統(tǒng),每張切片隨機選取3個高倍視野測定免疫組化圖像中平均光密度。
1.5 統(tǒng)計學(xué)處理 用SPSS 19.0軟件包進行統(tǒng)計學(xué)處理。數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差±s)表示,多組間比較用單因素方差分析,P<0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義,檢驗采用雙側(cè)檢驗。
手術(shù)造模后模型組竇房結(jié)組織Cx45、Cx43及Cx40蛋白表達下降,明顯低于正常組,經(jīng)過藥物干預(yù)后,復(fù)方扶芳藤合劑大、小劑量中藥組竇房結(jié)組織Cx45、Cx43及Cx40蛋白表達增高,其中,大劑量組竇房結(jié)組織Cx45、Cx43及Cx40蛋白表達明顯高于模型組(P<0.05);而大劑量組與心寶丸組比較,竇房結(jié)組織Cx45、Cx43及Cx40蛋白表達差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。小劑量組干預(yù)后竇房結(jié)組織Cx45、Cx43及Cx40蛋白表達較模型組增高,其中Cx40較模型明顯增高(P<0.05)。詳見表1。
表1 竇房結(jié)組織Cx45、Cx43及Cx40蛋白表達(±s)
表1 竇房結(jié)組織Cx45、Cx43及Cx40蛋白表達(±s)
組別 n Cx45 Cx43 Cx40 A組6 0.321±0.012 0.329±0.010 0.332±0.007 B組 6 0.281±0.008 0.259±0.009 0.280±0.011 E組 6 0.310±0.0112) 0.313±0.0132) 0.323±0.0122)C組 6 0.296±0.0101) 0.275±0.0091)4) 0.318±0.0152)D組 6 0.314±0.0132)3) 0.326±0.0162)3) 0.339±0.0142)3)與A組比較,1)P<0.05;與B組比較,2)P<0.05;與C組比較,3)P<0.05;與E組比較,4)P<0.05
竇房結(jié)是哺乳動物心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分,是控制心臟電活動的中心,竇房結(jié)細(xì)胞間相互連接的獨特性便決定著細(xì)胞間電傳導(dǎo)的特殊性。在竇房結(jié)組織中,Cx主要有兩個職能:①維持心臟正常節(jié)律;②將沖動傳到心房且不受超激化的影響[1]。已證實在心臟表達的Cx家族成員主要有Cx43、Cx40、Cx45。運用免疫組化和電生理方法研究竇房連接區(qū)GJ特征,結(jié)果兔竇房結(jié)中央P細(xì)胞表達Cx40,在結(jié)周圍混合表達Cx43、Cx40[2]。Coppen等[3]對兔心臟免疫組化共聚焦顯微鏡觀察研究發(fā)現(xiàn)Cx45和Cx40竇房結(jié)中央表達,竇房結(jié)與界嵴交界區(qū)大部分區(qū)域顯示在界嵴表達Cx43心肌細(xì)胞與結(jié)區(qū)表達Cx 45和Cx40細(xì)胞有明顯的分界線,然而在心臟內(nèi)面竇房結(jié)周圍與界嵴的過渡帶共同表達Cx43和Cx45。竇房結(jié)組織損傷后,必將影響竇房結(jié)細(xì)胞間的特化連接,引起細(xì)胞間電偶聯(lián)與機械耦聯(lián)異常使竇房結(jié)功能下降,導(dǎo)致相應(yīng)傳導(dǎo)速度和各向異性傳導(dǎo)發(fā)生改變,從而出現(xiàn)傳導(dǎo)減慢及傳導(dǎo)阻滯等現(xiàn)象,引起各種心律失常,故對Cx表達的干預(yù)情況,可以作為評價治療病態(tài)竇房結(jié)綜合征藥物作用之一。
病態(tài)竇房結(jié)綜合征動物模型較多,各有不同的特點,用甲醛溶液濕敷竇房結(jié)區(qū)建立病態(tài)竇房結(jié)綜合征模型的方法被廣泛用于基礎(chǔ)實驗研究。此法操作簡單,容易被實驗人員掌握,對竇房結(jié)損傷程度較輕,損傷后去除甲醛溶液,心肌組織功能還能一定程度的恢復(fù),因此,實驗進程容易能被實驗人員掌控。在實驗過程中采用從胸骨右緣縱行開胸,經(jīng)縱隔打開心包,可以避免破壞胸膜腔,減少了氣胸等并發(fā)癥的發(fā)生[4]。
中醫(yī)學(xué)里沒有“病態(tài)竇房結(jié)綜合征”的病名,根據(jù)其臨床表現(xiàn),多將其歸屬于“心悸”、“頭暈”、“胸痹”、“厥證”、“脈遲癥”、“脈結(jié)代”等范疇。對其病機,古代早有論述。如《素問·痹論》亦指出:“脈痹不已,復(fù)感于邪,內(nèi)舍于心”,“心痹者,脈不通,煩則心下鼓”,《瀕湖脈學(xué)》云:“遲而無力定虛寒,代脈都因元氣虛,結(jié)脈皆因氣血凝”。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為病態(tài)竇房結(jié)綜合征以陽氣虛衰為本,即以心陽虛、腎陽虛、脾陽不足為主;寒凝氣滯、血瘀、痰濁為標(biāo),乃本虛標(biāo)實之證。血瘀、寒凝、痰濕等標(biāo)實均因陽氣不足而成,而陽虛則為氣虛之甚,故病竇之治應(yīng)以益氣助陽為法,尤應(yīng)以大補元氣為治療關(guān)鍵。
復(fù)方扶芳藤合劑主要由扶芳藤、人參、黃芪等藥組成,扶芳藤補腎強筋,行氣活血;現(xiàn)代藥理發(fā)現(xiàn)扶芳藤具有良好的心血管藥理作用,可延長小鼠心肌缺氧的存活時間,抑制血栓形成,改善去甲腎上腺素(NA)所致的腸系膜微循環(huán)障礙,并可擴張耳廓微血管。人參大補元氣,現(xiàn)代藥理研究認(rèn)為,人參含有人參皂苷等多種有效成分,具有強心、升壓、興奮心臟,增強心肌收縮縮,提高心率的作用。黃芪補益心氣 ,填補胸中宗氣,以助心陽而令血行?,F(xiàn)代藥理研究表明其主要成分有改善心功能 ,改善心肌代謝等作用。人參、黃芪還具有強心、升壓、提升心率及擴張血管,增加冠脈血流量,改善心肌缺血,改善微循環(huán)與抗血小板聚集等作用。諸藥合用,共奏益氣行血,溫補心脾腎之功,使心氣充裕,心陽振奮,心肌鼓動有力,心率增加,諸癥緩解。同時,復(fù)方扶芳藤合劑是具有抗心肌缺氧、抗衰老、抗應(yīng)激、改善微循環(huán)等作用。
本研究結(jié)果提示,大劑量的復(fù)方扶芳藤液對竇性心律失常有明顯的調(diào)節(jié)作用,研究顯示大劑量復(fù)方扶芳藤液能提高心率,其治療機制可能與降低竇房結(jié)恢復(fù)時間(SNRT)、校正竇房結(jié)恢復(fù)時間(CSNRT)、竇房傳導(dǎo)時間(SACT),提高竇性心律,促進竇房結(jié)組織Cx45、Cx43及Cx40蛋白表達有關(guān)。小劑量的復(fù)方扶芳藤液對竇性心律失常也有一定的調(diào)節(jié)作用,研究顯示小劑量復(fù)方扶芳藤液也能提高心率,降低SACT、SNRT、CSNRT,提高竇性心律,促進竇房結(jié)組織Cx45、Cx43及Cx40蛋白表達,實驗數(shù)據(jù)雖然與模型組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義,但在小劑量的基礎(chǔ)上適當(dāng)再增加劑量可能對竇房結(jié)病變的預(yù)防有意義,因此小劑量的復(fù)方扶芳藤液需要進一步研究。
本次試驗研究能證實復(fù)方扶芳藤合劑對SSS有良好的療效,并進一步揭示其分子作用機理,必將擴大復(fù)方扶芳藤合劑的臨床應(yīng)用范圍,從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。鑒于中藥治療的多靶點性,該藥的其他藥理作用尚待進一步挖掘并加以證實。
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[2]Verheule S,Marian JA,Van Kempen,et al.Gap junctions in the rabbit sinoatrial node[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2001,280:2103-2115.
[3]Coppen SR,Kodama I,Boyett MR,et al.Connexin 45,a majory connexin of rabbit sinatrial node,is coexpressed with connexin 43 in the restricted zone at the nodal-crista terminals border[J].J Histochem Cytochem,1999,47(7):907-918.
[4]歇乃志,張守紅.手術(shù)方法建立竇房結(jié)功能損傷模型進展.現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué),2009,35(2):83-85.