李 瑜， 楊 迎， 郭云飛， 曹曉娜， 張 研， 翟旭雯， 劉清華, △

(1北京體育大學醫(yī)院， 北京 100084； 山西醫(yī)科大學 2病理生理教研室,3細胞生理學省部共建教育部重點實驗室， 山西 太原 030001)

?

·論 著·

Zacopride缺血后適應抑制大鼠缺血/再灌注性心律失常*

李 瑜1， 楊 迎2， 郭云飛2， 曹曉娜1， 張 研2， 翟旭雯3， 劉清華2, 3△

(1北京體育大學醫(yī)院， 北京 100084； 山西醫(yī)科大學2病理生理教研室,3細胞生理學省部共建教育部重點實驗室， 山西 太原 030001)

目的：探討心肌內(nèi)向整流鉀通道(Kir)激動劑zacopride缺血后適應對大鼠缺血/再灌注性心律失常的影響及可能的電生理學機制。方法:SD大鼠Langendorff離體灌流心臟和在體麻醉大鼠冠狀動脈左前降支結(jié)扎15 min后松扎15 min誘發(fā)缺血/再灌注性心律失常。在冠狀動脈左前降支松扎前3 min給予zacopride,觀察缺血后適應對再灌注性心律失常的影響。膠原酶法分離大鼠單個心室肌細胞，應用全細胞膜片鉗技術(shù)觀察zacopride對心室肌細胞缺氧/復氧致延遲后除極的影響和對細胞膜表面ATP敏感性鉀通道(KATP)的影響。結(jié)果:大鼠離體心臟再灌注時預先給予0.1～10 μmol/L zacopride可有效抑制再灌注性心律失常的發(fā)生。其中0.1 μmol/L zacopride為最大效應濃度，可使期前收縮數(shù)減少，室速和室顫發(fā)生率均下降，持續(xù)時間均縮短；再灌前3 min將1 μmol/L BaCl2和0.1 μmol/L zacopride同時灌流心臟， BaCl2可部分逆轉(zhuǎn)zacopride的保護效應(P<0.01)，表明zacopride的后適應保護與其增強Kir電流的作用有關(guān)。在1.5～5 μg/kg劑量范圍內(nèi)，zacopride對大鼠在體再灌注誘發(fā)的室速和室顫有明顯抑制效應，但對期前收縮數(shù)無明顯影響。1.5 μg/kg zacopride抗心律失常的效應與陽性對照藥利多卡因(7.5 mg/kg)相似。進一步研究發(fā)現(xiàn)zacopride可有效抑制缺氧/復氧所致心室肌細胞延遲后除極，降低其發(fā)生率(P<0.01)。Zacopride的上述效應與KATP無關(guān)。結(jié)論:Zacopride 對大鼠缺血/再灌注性心律失常的抑制作用是由激活心肌細胞Kir介導的。激活Kir并消除延遲后除極所誘發(fā)的觸發(fā)性活動可能是zacopride缺血后適應的主要機制。

Zacopride； 心律失常； 后適應； 內(nèi)向整流鉀通道； 延遲后除極

心肌缺血、缺氧、酸中毒/堿中毒、電解質(zhì)紊亂、藥物中毒、心肌損傷等均可誘發(fā)心律失常。其中缺血性心律失常是臨床常見的一類心律失常，是引起心肌梗死患者早期死亡的主要原因?；謴腿毖獏^(qū)的血液再灌注，盡可能減輕心肌細胞損傷和功能障礙就成為重要的治療策略。但是，隨著血液再灌注，患者可能出現(xiàn)更為嚴重的心肌損傷和心律失常，即缺血/再灌注性心律失常，尤以惡性室性心律失常為甚，極大限制了再灌注治療的成功率。目前臨床應用的抗心律失常藥物主要是阻斷心肌Na+、K+和Ca2+通道，但其致心律失常副作用也引起了普遍擔憂，尋找抗心律失常的新靶點和新機制一直是一個研究熱點。當前，眾多國內(nèi)外學者將目光投向了內(nèi)向整流鉀通道(inwardly rectifying potassium channel，Kir)。內(nèi)向整流鉀通道是心肌最主要的背景外向電流，參與靜息膜電位(resting membrane potential，RMP)的維持和心肌動作電位(action potential，AP)3期終末的復極[1-2]。

我們前期的研究發(fā)現(xiàn)，5-HT4受體激動劑zacopride在0.1～10 μmol/L濃度范圍內(nèi)對大鼠心室肌Kir表現(xiàn)出顯著的激動作用(內(nèi)向和外向電流均增大)，1 μmol/L為其最大效應濃度；同時這種激動作用表現(xiàn)為高選擇性，它對Ito、ICa-L、INa、INCX、Ipump、IK(豚鼠)等影響動作電位的主要離子流均無顯著影響；在電流鉗模式下使靜息電位負值增大(超極化)，動作電位時程輕度縮短[3]。利用這樣一個工具藥，我們也首次研究并報道了選擇性激動心肌Kir可以抑制烏頭堿等藥物引起的觸發(fā)性心律失常[3]。心律失常發(fā)生的基本機制有折返、自律性異常和觸發(fā)性活動。諸多研究已證實心肌缺血再灌注時，細胞內(nèi)鈣超載進而誘發(fā)延遲后除極(delayed afterdepolarizations，DADs)是再灌注誘發(fā)心律失常的主要原因之一[4-6]。因而我們設想通過激動Kir增大或恢復RMP，適度縮短動作電位時程(action potential duration，APD)，可以減輕鈣超載，拮抗DADs和由此引發(fā)的觸發(fā)性心律失常。心肌細胞膜表面還存在ATP敏感性鉀通道(KATP)，在正常情況下KATP是不激活的，缺血和再灌注后被激活，使心肌細胞超極化，動作電位時程縮短。為排除zacopride缺血后適應的機制中有KATP參與，我們還觀察了zacopride對心室肌細胞膜KATP的影響。

材 料 和 方 法

1 試劑及配制

Zacopride和利多卡因(lidocaine)購自Tocris；L-谷氨酸和HEPES購自Sigma；膠原酶P購自Bochringer Mannhein；其余均為國內(nèi)生產(chǎn)分析純產(chǎn)品。

臺氏液(mmol/L)：NaCl 140，KCl 5.4，NaH2PO40.33，HEPES 5.0，glucose 10，MgCl21.0，CaCl21.8，用NaOH調(diào)節(jié)pH至7.38。酶液為無鈣臺氏液中加入taurine 20，膠原酶7～10 g/L。KB液(mmol/L)：KOH 85，L-谷氨酸 50，KCl 30，taurine 20，KH2PO430，MgCl21.0，HEPES 10，葡萄糖 10，EGTA 0.5，用KOH調(diào)節(jié)pH至7.4。記錄動作電位時細胞外液采用臺式液，電極內(nèi)液成分(mmol/L)：KCl 150.0，MgCl21.0，EGTA 5.0，HEPES 5.0，ATP-K23.0，用KOH調(diào)節(jié)pH至7.3。記錄KATP電流時, 細胞外液為臺式液，電極內(nèi)液成分(mmol/L)：KCl 150.0，EGTA 10.0，HEPES 5.0，用KOH調(diào)節(jié)pH至7.3。

2 方法

2.1 再灌注性心律失常模型的建立 健康成年SD大鼠(山西醫(yī)科大學實驗動物中心提供)麻醉后頸動脈放血，迅速開胸取出心臟，置于4 ℃冷臺氏液中修剪后，通過主動脈懸掛于Langendorff灌流裝置上，用100%氧氣飽和的臺氏液以80 cmH2O恒壓逆行灌流。灌流液保持恒溫37 ℃。平衡1 h待各項指標穩(wěn)定后，于冠狀動脈左前降支離左心耳下緣約2 mm處用6/0絲線將細棉卷和冠狀動脈左前降支一起結(jié)扎，局部缺血15 min。以S-T段明顯抬高為結(jié)扎成功(心肌缺血)的標志。松扎后再灌注15 min。連續(xù)監(jiān)視心電圖Ⅱ?qū)?lián)的變化。分別累計再灌注后15 min內(nèi)期前收縮次數(shù)，室速持續(xù)時間和發(fā)生率，室顫持續(xù)時間和發(fā)生率。實驗分為單純?nèi)毖俟嘧⒔M(I/R組)、 I/R+ zacopride (分為0.1、1、10 μmol/L不同濃度)組和I/R+zacopride(0.1 μmol/L)+BaCl2(1 μmol/L)組。

2.2 Zacopride缺血后適應對在體再灌注性心律失常的影響 在體造模方法根據(jù)鄧宇珺等[7]的方法做修改。大鼠麻醉，開胸，結(jié)扎冠狀動脈左前降支，局部缺血15 min。術(shù)中連續(xù)監(jiān)視心電圖Ⅱ?qū)?lián)的變化。松扎后再灌注15 min。藥物干預組于再灌注前3 min左股靜脈注射不同劑量的zacopride或利多卡因，觀測量效關(guān)系。實驗分為模型組(給予等量生理鹽水)、zacopride不同劑量(0.5、1.5、5 μg/kg)干預組和 利多卡因7.5 mg/kg陽性對照組。

2.3 再灌注性心律失常判定標準 分別累計再灌注后15 min內(nèi)的期前收縮次數(shù)，室速持續(xù)時間和發(fā)生率，室顫持續(xù)時間和發(fā)生率。根據(jù)Lambeth方法[8]判斷心律失常類型：PVB為連續(xù)出現(xiàn)5個以下的室性異位搏動；VT為連續(xù)出現(xiàn)5個以上的室性早搏；VF為QRS波及T波消失，代之一系列大小、形狀不同的不規(guī)則波動。實驗中剔除有自發(fā)心律失常的樣本。

2.4 全細胞膜片鉗記錄動作電位和KATP電流

2.4.1 分離單個心室肌細胞 健康成年SD大鼠，雄性，220～250 g，術(shù)前15 min腹腔靜脈注射肝素1 000 U/kg，戊巴比妥鈉65 mg/kg麻醉后頸動脈放血，迅速開胸取出心臟，置于4 ℃ 100%氧氣飽和的無鈣臺氏液中修剪，然后將心臟懸掛在Langendorff灌流裝置上經(jīng)主動脈逆行灌流。先用無鈣臺氏液灌流8～10 min，再用酶液循環(huán)灌流15～20 min。 灌流過程中保持37 ℃恒溫，并持續(xù)通以100%氧氣。待心室肌組織變大、變軟后將其剪碎，置于KB 液中輕輕吹打得到分散的心室肌細胞，經(jīng)150 μm孔徑的濾網(wǎng)過濾后保存于KB液中，室溫放置2～3 h進行實驗。

2.4.2 心室肌細胞缺氧/復氧模型誘導DADs 在倒置顯微鏡上設置一相對密閉玻璃容器，底部的細胞池體積約1 mL，兩端用細長不銹鋼針頭做液體流入和流出導管防止氣體彌散。頂端留有1厘米直徑圓孔允許插入玻璃電極。實驗前先將存放于高鉀KB液中的細胞逐步復鈣，然后取幾滴細胞懸液滴入玻璃容器底部。給密閉玻璃容器持續(xù)通N2，同時在灌流液中通以100%的N2, 以2 mL/min的灌流速度保持灌流液的低氧狀態(tài),使心肌細胞外液的氧分壓降至50 mmHg以下。缺氧30 min后停止充灌N2，同時在灌流液中通以100%的O2以實現(xiàn)復氧。電極用玻璃毛細管經(jīng)微電極拉制儀(Narishige，PP-83)分兩步拉制而成，充灌電極內(nèi)液后，電阻約2～5 MΩ。選取橫紋清晰的心肌細胞進行實驗。形成高阻抗封接后，用負壓破膜，進行全細胞記錄。離子電流信號經(jīng)Axopatch 200B膜片鉗放大器(Axon Instrument)、Digidate 1322A模數(shù)轉(zhuǎn)換器及pCLAMP 8.0采集、貯存及分析。所有實驗均在室溫25 ℃下進行。電流鉗方式記錄單細胞動作電位。動作電位刺激程序：注射電流1.0 nA，持續(xù)2 ms，刺激間隔30 s。

2.4.3 全細胞膜片鉗記錄KATP電流 在分離的單個大鼠心室肌細胞，采用電壓鉗模式記錄KATP電流。由于電極內(nèi)液中不含有ATP，隨著細胞內(nèi)ATP被稀釋和耗竭，ATP/ADP比例降低，KATP電流可以被激活。觀察1 μmol/L zacopride對KATP電流的影響。

3 統(tǒng)計學處理

數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準誤(mean±SEM)表示，所得數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 進行單因素方差分析，組間比較采用q檢驗；兩組間率的比較采用卡方檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

1 Zacopride 缺血后適應可抑制大鼠缺血/再灌注性心律失常

在0.1～10 μmol/L濃度范圍內(nèi)，zacopride可抑制大鼠離體心臟缺血/再灌注性心律失常的發(fā)生。在單純再灌注組，100.0%大鼠發(fā)生室速，持續(xù)時間(21.45±1.63)s；75.0%大鼠出現(xiàn)室顫，持續(xù)時間(76.40±1.64) s；期前收縮數(shù)為(107±9)個。而在冠狀動脈左前降支松扎前3 min給與zacopride，期前收縮數(shù)目、室速室顫持續(xù)時間和室速室顫發(fā)生率均有顯著降低。0.1 μmol/L為zacopride抗心律失常最大效應濃度，使期前收縮數(shù)降低為(11±3)個，室速和室顫持續(xù)時間分別降至(2.31±0.30) s和(0.88±1.17) s，室速和室顫發(fā)生率分別降至31.3%和12.5%(P<0.01)。1 μmol/L zacopride也具有明顯的抗心律失常效應，使期前收縮數(shù)降低為(33±8)個，室速和室顫持續(xù)時間分別降至(6.95±0.78) s和(4.87±1.50) s，室速和室顫發(fā)生率分別降至50.0%和37.5%。在冠狀動脈左前降支松扎前3 min將1 μmol/L BaCl2和0.1 μmol/L zacopride同時灌流心臟，結(jié)果期前收縮數(shù)目、室速室顫持續(xù)時間和室速室顫發(fā)生率均較單純0.1 μmol/L zacopride灌流組有顯著升高，而1 μmol/L BaCl2本身對大鼠心律無影響(數(shù)據(jù)未顯示)，表明zacopride抑制再灌注性心律失常的發(fā)生與其增強Kir電流(IK1)的作用有關(guān)。詳見表1。

表1 Zacopride對大鼠離體心臟再灌注性心律失常的影響

在1.5～5 μg/kg劑量范圍內(nèi)，zacopride可抑制麻醉大鼠再灌注性心律失常的發(fā)生。在對照組，100.0%大鼠發(fā)生室速，持續(xù)時間為(13.35±2.94)s； 87.5%大鼠出現(xiàn)室顫，持續(xù)時間為(11.72±2.98)s； 期前收縮數(shù)為(23±5)個。1.5 μg/kg為zacopride抗心律失常最大效應劑量，使室速和室顫持續(xù)時間分別降至(5.10±1.55)s和(1.25±0.97)s，室速和室顫發(fā)生率分別降至37.5%和12.5%(P<0.05)，但對期前收縮數(shù)無明顯影響。其抗心律失常的效應與陽性對照藥利多卡因(7.5 mg/kg)相似。詳見圖1及表2。

Figure 1. The representative electrocardiogram tracings (recorded from II limb leads with recorder speed of 100 mm/s) of the arrhythmias elicited by reperfusion in anesthetized rats. A: tracing from 0.9% NaCl-controled experiment; B: tracing from zacopride (1.5 μg/kg)-postconditioned experiment, less arrhythmias during 15-min reperfusion; C: tracing from lidocaine (7.5 mg/kg)-postconditioned experiment; D: the examples of arrhythmias classified according to the Lambeth Conventions, which were recorded from the rats in the present study.

圖1 大鼠在體心臟缺血后適應對再灌注性心律失常影響的典型心電圖記錄

表2 Zacopride對大鼠在體心臟再灌注性心律失常的影響

2 Zacopride可抑制缺氧/復氧誘發(fā)的延遲后除極

如圖2所示分離的大鼠心室肌細胞缺氧30 min后復氧，有80.0%(12/15)的細胞出現(xiàn)DADs, 而灌流液中預先給予0.1 μmol/L zacopride可縮短動作電位時程，有效抑制DADs的發(fā)生，發(fā)生率降至26.7%(4/15)。

Figure 2.The effect of zacopride on hypoxia/reoxygenation-induced delayed afterdepolarizations (DADs). 0.1 μmol/L zacopride attenuated the incidence of DADs. Mean±SEM.n=15.**P<0.01vsreoxygenation.

圖2 Zacopride對缺氧/復氧誘發(fā)DADs的影響Current(nA)

3 Zacopride不激活KATP

圖3示KATP電流的記錄方法。鉗制細胞從-40 mV斜坡電位快速去極化至60 mV以失活鈉通道，之后以20 mV/s 速度逐漸超極化至-140 mV，記錄背景電流。Pinacidil是已知的KATP開放劑，glibenclamide為KATP阻斷劑。在去極化電位時，10 μmol/L pinacidil可誘導背景外向電流明顯增大，該電流可被10 μmol/L glibenclamide所抑制，此即KATP電流。相同條件下，將細胞始終鉗制于+20 mV，在此電位下Kir不激活。應用1 μmol/L zacopride對背景電流無明顯影響，給藥后電流密度(2.85±0.17)pA/pF, 與給藥前[(2.84±0.21)pA/pF]和應用glibenclamide后[(2.85±0.26)pA/pF]相比，差異無統(tǒng)計學顯著性，表明zacopride不能激活 KATP。

討 論

鑒于臨床應用的抗心律失常藥物幾乎都是各種離子通道或受體的阻斷劑，很多學者傾向于抑制IK1而發(fā)揮抗心律失常效應。例如，Warren等[9]在豚鼠應用Kir阻斷劑BaCl2可以有效終止室顫。但事實上，IK1在心律失常發(fā)生發(fā)展中的作用很復雜，應根據(jù)不同病理原因、不同機制所致的不同類型心律失常做出綜合判斷。減小內(nèi)向整流鉀電流，可以降低心肌興奮性，延長動作電位時程和有效不應期，與III類抗心律失常藥作用類似，有利于消除折返。然而對某些觸發(fā)性心律失常，IK1抑制則是重要的電生理學基礎，使膜去極化，細胞興奮性和自律性增高，容易引起DADs等異常自律性的發(fā)生[10]。

Figure 3. The effect of zacopride (Zaco) on KATPin isolated rat ventricular myocytes. A: the current-voltage relation of background current or KATPcurrent; B: in a typical experiment (at 20 mV command potential), Zaco at 1 μmol/L had no significant effect on KATPcurrent.

圖3 Zacopride對KATP的影響

心肌缺血/再灌注時，細胞內(nèi)鈣超載誘發(fā)的DADs被認為是再灌注誘發(fā)心律失常的主要原因之一[4-6]。同時，再灌注導致的酸中毒、溶血磷脂和兒茶酚胺釋放均能抑制IK1。Pogwizd等[11]指出，促進DADs的3個因素是肌漿網(wǎng)自發(fā)的Ca2+釋放、Na/Ca交換活性加強，后鈣瞬變引發(fā)較強的INCX和IK1被抑制，膜電導降低，使內(nèi)向的INCX引發(fā)膜電位較強地去極化。如能適當激動IK1以恢復降低的膜電導，理論上將有助于消除DADs。再者，提出增強Kir而抗心律失常的思路是考慮到適度增強IK1會使靜息電位增大，這對消除任何因素引發(fā)的異常自律活動都是有益的。本研究中，zacopride作為Kir選擇性激動劑，其抗心律失常效應可被Kir阻斷劑BaCl2所拮抗，表明zacopride的抗缺血/再灌注性心律失常是由Kir介導的。通過激動Kir，zacopride使心肌細胞膜超極化，并適度縮短動作電位時程，減少Ca2+內(nèi)流和Ca2+超載，有效消除DADs和由此觸發(fā)的心律失常。

在離體心臟灌流實驗中，我們還發(fā)現(xiàn)，zacopride抗心律失常的最大效應濃度為 0.1 μmol/L，而在正常條件下，zacopride激動Kir的最大效應濃度為1 μmol/L，兩者相差10倍。分析其可能的原因，一是再灌注早期，缺血區(qū)心肌細胞外蓄積的K+被沖洗而濃度降低，以及細胞膜上Na+-K+pump激活，細胞重吸收K+，排出Na+，產(chǎn)生了凈外向離子流，引起膜短暫超極化。而在缺血周邊區(qū)和遠隔區(qū)，則無此改變。低濃度zacopride(0.1 μmol/L)既可以適度增大缺血區(qū)細胞靜息電位，縮短APD而抑制觸發(fā)活動，又防止在缺血區(qū)、周邊區(qū)和遠隔區(qū)出現(xiàn)大的靜息電位、動作電位不均一或離散，防止出現(xiàn)新的折返；二是與在體時不同，離體心臟缺少神經(jīng)體液調(diào)節(jié)，心肌細胞失去兒茶酚胺類如腎上腺素的刺激，IK1的抑制不如在體明顯。由于zacopride是Kir選擇性激動劑，對ICa-L和INCX無明顯作用，其抑制Ca2+超載的效應是繼發(fā)于Kir激活后產(chǎn)生的，故聯(lián)合應用反向Na/Ca交換抑制劑或鈣通道阻斷劑可能有更好的抗心律失常效應。

目前公認的的鉀通道激動劑主要是KATP激動劑。KATP的開放也可以增大靜息膜電位，縮短動作電位時程，但KATP與Kir的差別在于它的內(nèi)向整流作用很弱，動作電位期間由于膜的去極化，使K+的外向驅(qū)動力增強，會造成K+的大量流失和動作電位時程嚴重縮短，而Kir很強的內(nèi)向整流作用使電流增強的效應只出現(xiàn)在復極末和靜息期，極大地減少了K+的流失。故Lopatin等[2]明確指出理想的抗室性心律失常藥物應在靜息膜電位而非動作電位峰值開放鉀通道，如作用于Kir的藥物。我們的實驗已證明zacopride對KATP無明顯影響，表明在缺氧/再灌注條件下，zacopride的缺血后適應效應是由Kir而非KATP介導的。

[1] Lopatin AN, Anumonwo JM. Structural and molecular bases of cardiac inward rectifier potassium channel function[M]//Zipes DP, Jalife J. Cardiac electrophysiology: from cell to bedside. 6th ed. Philadelphia:Saunders, 2014:33-41.

[2] Lopatin AN, Nichols CG. Inward rectifiers in the heart: an update onIK1[J]. J Mol Cell Cardiol, 2001, 33(4):625-628.

[3] Liu QH, Li XL, Xu YW, et al. A novel discovery ofIK1channel agonist: zacopride selectively enhancesIK1current and suppresses triggered arrhythmias in the rat[J]. J Cardiovasc Pharmacol, 2012, 59(1):37-48.

[4] Str?mer H, de Groot MC, Horn M, et al. Na+/H+exchange inhibition with HOE642 improves postischemic recovery due to attenuation of Ca2+overload and prolonged acidosis on reperfusion [J]. Circulation, 2000, 101(23):2749-2755.

[5] Inserte J, Barrabés JA, Hernando V, et al. Orphan targets for reperfusion injury [J]. Cardiovasc Res, 2009, 83(2):169-178.

[6] Sedlis SP. Mechanisms of ventricular arrhythmias in acute ischemia and reperfusion [J]. Cardiovasc Clin, 1992, 22(1):3-18.

[7] 鄧宇珺，符永恒，譚 寧，等. 大鼠活體心肌缺血再灌注損傷模型的建立與綜合評估[J]. 中國病理生理雜志, 2011, 27(2):412-416

[8] Walker MJ, Curtis MJ, Hearse DJ, et al. The Lambeth Conventions: guidelines for the study of arrhythmias in ischemia infarction, and reperfusion[J]. Cardiovasc Res, 1988, 22(7):447-455.

[9] Warren M, Guha PK, Berenfeld O, et al. Blockade of the inward rectifying potassium current terminates ventricular fibrillation in the guinea pig heart[J]. J Cardiovasc Electrophysiol, 2003, 14(6): 621-631.

[10]Janse MJ. Electrophysiological changes in heart failure and their relationship to arrhythmogenesis[J]. Cardiovasc Res, 2004, 61(2):208-217.

[11]Pogwizd SM, Schlotthauer K, Li L, et al. Arrhythmogenesis and contractile dysfunction in heart failure. Roles of sodium-calcium exchange, inward rectifier potassium current, and residual beta-adrenergic responsiveness[J]. Circ Res, 2001, 88 (11):1159-1167.

(責任編輯： 林白霜， 羅 森)

Postconditioning of zacopride depresses ischemia/reperfusion-induced arrhythmias in rats

LI Yu1, YANG Ying2, GUO Yun-fei2, CAO Xiao-na1, ZHANG Yan2, ZHAI Xu-wen3, LIU Qing-hua2, 3

(1BeijingSportsUniversityHospital,Beijing100084,China;2DepartmentofPathophysiology，3Co-constructingKeyLaboratoryofCellularPhysiology,MinistryofEducation,ShanxiMedicalUniversity,Taiyuan030001,China.E-mail:liuqh20041206@163.com)

AIM: To investigate the effects of postconditioning of zacopride, a specific agonist of inwardly rectifying potassium channel (Kir), on ischemia/reperfusion-induced arrhythmias and the involved electrophysiological mechanisms. METHODS: Langendorff-perfused SD rat hearts or anesthetized rats were subjected to coronary artery occlusion for 15 min followed by 15 min of reperfusion to induce ischemia/reperfusion arrhythmias. Zacopride was applied 3 min before reperfusion. Various arrhythmias were monitored and compared in different groups. The single rat ventricular myocyte was isolated by collagenase digestion. The effects of zacopride on hypoxia/reoxygenation-induced delayed afterdepolarizations (DADs) and ATP-sensitive potassium channel (KATP) were observed by the technique of whole-cell patch clamping. RESULTS: Post-conditioning of 0.1～10 μmol/L zacopride significantly prevented the hearts from reperfusion arrhythmias. During reperfusion, 0.1 μmol/L zacopride showed the maximum effect, with decreasing the number of premature ventricular beats (PVB), reducing the incidences of ventricular tachycardia (VT) and ventricular fibrillation (VF), and shorte-ning the duration of VT and VF (P<0.01). The postconditioning effects were partly reversed by 1 μmol/L BaCl2(P<0.01) , suggesting that the antiarrhythmic effect of zacopride was mediated by Kir. In theinvivostudy, 1.5～5 μg/kg zacopride had positive effects on reperfusion-induced VT and VF and negative effect on PVB. At the dose of 1.5 μg/kg, zacopride showed the most potent antiarrhythmic effect, which compared favourably with that of a classical antiarrhythmic agent, lidocaine. Furthermore, zacopride significantly inhibited hypoxia/reoxygenation-induced DADs (P<0.01). Zacopride had no effect on KATP. CONCLUSION: The inhibitory effect of zacopride on ischemia/reperfusion-induced arrhythmias is mediated by the activation of Kir. Augmentation of Kircuvrent, thus diminishing the DADs, might be the critical mechanisms underlying postconditioning of zacopride.

Zacopride; Arrhythmia; Postconditioning; Inwardly rectifying potassium channel; Delayed afterdepolarizations

1000- 4718(2016)11- 1921- 07

2016- 06- 17

2016- 08- 17

國家自然科學基金資助項目(No. 31200864)；中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助課題(No. 2015SYS008)；山西醫(yī)科大學創(chuàng)新基金(No. 01201107)

R363

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.11.001

雜志網(wǎng)址： http://www.cjpp.net

△通訊作者 Tel: 0351-4135067; E-mail: liuqh20041206@163.com