氟哌啶醇对钾异常时兔浦肯野细胞动作电位的影响

　　【摘要】 目的：观察氟哌啶醇对胞外钾离子浓度异常状态下兔浦肯野纤维细胞动作电位的影响。方法：采用标准微电极技术，观察不同浓度氟哌啶醇对高钾台氏液及低钾台氏液灌流的离体兔浦肯野纤维标本动作电位各电生理参数0期去极化幅值(APA)、最大除极速率(Vmax)、90%动作电位时程(APD90)及有效不应期(ERP)的影响。结果：(1)不同浓度氟哌啶醇对高钾台氏液([K+]=5.4 mmol/L)灌流的心肌传导纤维的APA呈进行性缩短趋势;ERP值较正常值也有缩短，但趋势不明显，至10 μmol/L时方有统计学差异;APD90变化相对复杂，0.1、0.3 μmol/L两个浓度时较正常值(P<0.05)，此后，表现为轻微上升趋势，但仍低于给药前;Vmax值随浓度的增加呈明显浓度依赖性缩短趋势。(2)不同浓度的氟哌啶醇对低钾([K+]=3 mmol/L)台氏液灌流的心肌传导纤维的APA呈先增大后减小的趋势，0.1、0.3、1 μmol/L时的APA较给药前略有增大，从3 μmol/L 时开始减小;ERP的增长较明显，Vmax值呈浓度依赖性缩短，APD90随浓度增大而延长。结论：在使用氟哌啶醇时应密切监测患者血钾浓度，氟哌啶醇可能加重低血钾时APD延长的程度，增加QT间期过度延长诱发Tdp的风险。

　　【关键词】 氟哌啶醇; 浦肯野纤维; 钾异常; 动作电位

　　基金项目：国家自然科学基金资助项目(2004年，项目批准号30460147),自治区高校科研计划项目(编号：XJEDU 2005I14)

　　Effects of haloperidol on action potentials of rabbit cardiac Purkinje fibers under abnormal potassium concentrations

　　HUANG Liang, YAN Dong, CHENG Lufeng, et al

　　Department of Pharmacology, Xinjiang Medical University, Urumqi 830011, China

　　Abstract: Objective: To observe the effects of haloperidol on action potentials in rabbit cardiac Purkinje fibers exposed to abnormal extracellular potassium concentrations. Methods: By standard microelectrode technique, we observe the effects of different concentrations of haloperidol (0.1, 0.3, 1,3, 10 μmol/L)on action potential parameters (APA, Vmax, APD90 and ERP) of rabbit cardiac Purkinje fibers which perfused with high K+ Tyrode solutions and low K+ Tyrode solutions. Results: (1) A progressive shortening of APA was observed in cardiac conductive tissues followed by perfusion of haloperidol with high K+ Tyrode solutions. ERP was also shortened compared with normal range but not prominent until the concentration reached to 10 μmol/L. Comparatively the changes in APD90 were much more complex. Both haloperidol at 0.1 and 0.3 μmol/L shortened APD90 significantly compared with normal range and then showed a slight increase but APD90 was still lower before the treatment. Vmax was shortened concentration dependently. (2) In cardiac conductive tissues perfused with low K+ Tyrode solutions, different concentrations of haloperidol first increased APA then decreased. When haloperidol were 0.1, 0.3, 1 μmol/L, APA was slightly higher than before treatment and started decreased at 3 μmol/L. ERP was increased significantly and Vmax was shortened in a concentrationdependent manner. APD90 was also increased in a concentrationdependent manner. Conclusion: A careful monitoring of potassium levels is needed when using haloperidol because it might exacerbate APD prolongation induced hypokalemia and increases the risk of Torsades de points (Tdp) induced by QT interval excess prolongation.

　　Key words: haloperidol; purkinje fibers; abnormal potassium concentrations; action potential

　　近年来，药源性心律失常的发生机制及其防治原则已经越来越引起人们的重视，相关研究众多。其中中枢神经系统药物造成心律失常的病例屡见报道[1]。丁酰苯类药物氟哌啶醇问世以来国内外沿用多年，应用极为广泛[2]，但其严重的临床副作用尤其是心血管副作用也越来越多的显现出来，心电图上较为常见的是QT间期延长，其次有T波低平、倒置、ST段下降等，甚至导致致死性心律失常Tdp的发生[3～7]。从临床上获得的许多资料表明，氟哌啶醇引起心律失常甚至Tdp的危险程度可能与药物剂量、患者自身某些病理情况等因素有关[7～10]。高血钾及低血钾在临床患者中亦十分常见，多种原因均可造成患者血钾异常，而它们也是心律失常的重要诱发原因之一[11～13]。目前，血钾异常患者使用氟哌啶醇是否会增加其心律失常发生危险尚未见报道，因此，我们拟通过本研究帮助临床合理使用该药并初探药源性心律失常的发生机制。

　　1材料与方法

　　1.1材料

　　1.1.1浦肯野纤维标本的制备新西兰兔，(2.0±0.3) kg，雄性。迅速开胸取出心脏置纯氧饱和的超高钾台氏液中，剪开左心室，分离一段浦肯野纤维固定于恒温浴槽底部，给予纯氧饱和的超高钾台氏液([K+]=27.0 mmol/L )恒速(3 ml/min)灌流标本30 min后，换纯氧饱和台氏液灌流30 min后备用，温度(36.0±0.5)℃。

　　1.1.2药品氟哌啶醇注射液为上海旭东海普药业有限公司出品(批号：040401)，药典查询溶媒系注射用蒸馏水。按照梯度稀释法配置药液浓度。

　　1.1.3仪器

　　SWF1W微电极放大器(成都仪器厂提供);RM6240B型多道生理信号采集处理刺激器(成都仪器厂提供);WD1玻璃微电极拉制仪(成都仪器厂)。

　　1.2方法

　　采用标准玻璃微电极法，浦肯野纤维标本在台氏液中稳定30 min后，将玻璃微电极插入标本，引出动作电位，刺激频率1 Hz，采样频率100 kHz。每一观察项目的全过程均在同一细胞上完成。动作电位图形导入RM6240B2.0j版图像采集及数据测量分析软件测量以下指标：APA：0期去极化幅值;Vmax：0期最大除极速率; APD90： 90%动作电位时程;ERP：有效不应期。

　　1.2.1正常动作电位稳定30 min后，换用高钾台氏液灌流浦肯野纤维标本，记录灌流第0、10、20、30、40、50分钟的动作电位图形。

　　1.2.2换用高钾台氏液配制的不同浓度的氟哌啶醇(0.1、0.3、1、3、10 μmmol/L)由低到高灌流标本，每个浓度灌流持续10 min，记录每一浓度药物灌流至第10分钟时动作电位的图形。

　　1.2.3换用低钾台氏液灌流浦肯野纤维标本，记录灌流第0、10、20、30、40、50分钟的动作电位图形。

　　1.2.4换用低钾台氏液配制的不同浓度的氟哌啶醇(0.1、0.3、1、3、10 μmmol/L)由低到高灌流标本，每个浓度灌流持续10 min，记录每一浓度药物灌流至第10分钟时动作电位的图形。

　　1.3统计学处理应用SPSS11.0软件对数据进行统计分析，采用t检验，检验水准α=0.05。

　　2结果

　　2.1高钾台氏液对兔心浦肯野纤维动作电位的影响

　　用高钾台氏液灌流浦肯野纤维标本，结果显示，APA各时间点记录值较正常值略有缩短，但变化不显著;Vmax值也呈缩短趋势，50 min时的(278.8±9.7) V/s与给高钾液前相比差异具有统计学意义(P<0.05)。ERP值较给高钾液前亦有轻度缩短，50 min时已从给高钾液前的(249.5±15.0)ms下降至(224.3±16.6)ms;APD90较给高钾液前也有缩短，以30 min时缩短的最为明显，从给高钾液前的(309.9±19.8)ms降至(276.4±20.9)ms，此后相对升高，但仍低于给高钾液前。结果见表1和图1。表1高钾台氏液对兔心浦肯野纤维动作电位的影响(略)注：高钾液各时间点与空白(给高钾液前)比较(成组t检验), *P<0.05

　　2.2不同浓度氟哌啶醇对高钾条件下浦肯野纤维细胞动作电位的影响

　　高钾台氏液中加入不同浓度氟哌啶醇(0.1、0.3、1、3、10 μmol/L)对兔心浦肯野纤维标本进行灌流后，APA呈进行性缩短趋势，较给药前的(128.61±4.2) mV，各浓度的APA分别下降了5.61、7.41 mV (P<0.05)、8.91 mV(P<0.05)、11.31 mV(P<0.01)和24.51 mV(P<0.01);Vmax值随浓度的增加呈进行性的缩短，与给药前比较，各浓度的Vmax值分别缩短了34.4 V/s(P<0.01)、55.9 V/s(P<0.01)、78.6 V/s(P<0.01)、111.1 V/s(P<0.01)、155.6 V/s(P<0.01)，趋势十分明显;ERP值较给药前也有缩短，但趋势不明显，至氟哌啶醇浓度为10 μmol/L时缩短方有统计学意义;APD90变化相对复杂，0.1、0.3 μmol/L两个浓度时较给药前明显缩短，差异有统计学意义，此后表现为轻微上升趋势，但仍低于给药前的(309.9±19.8) ms。结果见表2和图2。表2不同浓度氟哌啶醇对高钾条件下心浦肯野纤维动作电位的影响(略)注：氟哌啶醇各浓度与空白(给高钾液前)比较(成组t检验)，*P<0.05， **P<0.01

　　2.3低钾台氏液对兔心浦肯野纤维动作电位的影响

　　用低钾台氏液灌流兔心浦肯野纤维标本的结果显示， Vmax值在第30分钟和第50分钟较给低钾液前有缩短，分别下降了36.1 V/s(P<0.05)和59.7 V/s(P<0.01)，其它时间点的值与给低钾液前相比不具有统计学差异。ERP变化显著，与给低钾液前的(273.1±15.1) ms相比，各时间点记录的值分别升高了33.7 ms(P<0.05)、54.6 ms(P<0.01)、59.1 ms(P<0.01)、56.9 ms(P<0.01)、84.4 ms(P<0.01);低钾液灌流后APD90明显增长，与给低钾液前相比，分别增长了26.3 ms(P<0.05)、59.1 ms(P<0.01)、54.5 ms(P<0.01)、55 ms(P<0.01)、79.4 ms(P<0.01)。结果见表3和图3。表3低钾台氏液对兔心浦肯野纤维细胞动作电位的影响(略)注：低钾液各时间点与空白(给低钾液前)比较(成组t检验)，*P<0.05， **P<0.01

　　2.4不同浓度氟哌啶醇对低钾条件下浦肯野纤维细胞动作电位的影响

　　以低钾台氏液配置的不同浓度的氟哌啶醇(0.1、0.3、1、3、10 μmol/L)由低到高灌流标本后的结果显示，APA呈先增大后减小的趋势，在0.1、0.3、1 μmol/L 3个浓度，APA较给药前略有增大，从3 μmol/L时开始减小，10 μmol/L时的(108.5±7.5) mV较给药前具有统计学差异;Vmax值呈浓度依赖性缩短，与给药前相比，各浓度的Vmax分别下降了21.6 V/s、40 V/s、68.8 Vs (P<0.01)、94.8 V/s(P<0.01)、170.1 V/s(P<0.01);ERP的增长较明显，较给药前各浓度的ERP分别增大了14.2 ms(P<0.01)、47.9 ms(P<0.01)、60.1 ms(P<0.01)、66.4 ms(P<0.01)、20.9 ms;APD90随浓度增大而逐渐延长，较给药前各浓度的APD90分别增加了40.6 ms(P<0.01)、91.9 ms(P<0.01)、112.2 ms(P<0.01)、132.9 ms(P<0.01)、161.6 ms(P<0.01)。结果见表4和图4。表4不同浓度氟哌啶醇对低钾液灌流的兔心浦肯野纤维动作电位的影响(略)

　　纤维动作电位的影响3结论抗精神病药物氟哌啶醇的使用及血钾异常等因素均能造成QT间期的改变，本研究观察了这几种因素叠加时对浦肯野纤维细胞动作电位的影响。血钾异常(包括高血钾和低血钾)在临床上是十分常见的电解质紊乱现象，多种原因均可导致血钾异常，但是患者的血钾状况常因病史复杂或者症状不明显而易受忽视。血清钾低于3.5 mmol/L称为低钾血症，可诱发多种复杂性的心律失常。以房性早博、室性早博、窦性心动过速、房室传导阻滞较为多见，严重时出现室性心动过速及室颤，是Tdp最常见的病因之一。血清钾高于5.5 mmol/L即被称为高钾血症，发生时亦可造成多种不同程度的心律失常。主要是窦性心动过缓和多个部位传导阻滞，包括房室阻滞和心室内阻滞。心肌细胞在高血钾时动作电位表现为动作电位时程的缩短。本实验结果显示，加入氟哌啶醇灌流后APD90的延长程度要高于单独使用低钾液灌流，并能使因为胞外高钾而造成的APD90的缩短相对延长。提示临床使用氟哌啶醇时应密切监测患者血钾浓度，避免轻度低血钾或症状不明显低血钾患者使用氟哌啶醇造成QT间期过度延长诱发或加重心律失常。同时，在已经清楚胞外高钾或低钾主要影响细胞IKr通道的前提下，我们推测，氟哌啶醇增加低钾台氏液延长APD90延长程度的原因可能是：(1)氟哌啶醇阻滞IKr，使激活态IKr通道数目减少，促进低钾时IKr电流的减小，进一步增加复极时间;(2)氟哌啶醇作用于其他复极时的外向电流或内向电流，协同低钾的影响延长APD。而高钾状态使用氟哌啶醇灌流后的结果显示，氟哌啶醇并不能延长由于高钾造成的APD90、ERP缩短，即便是在较高浓度(1、3 μmol/L)也仅较前面两个浓度(0.1、0.3 μmol/L)略有延长，但仍是低于正常对照值，而胞外高钾时细胞APD缩短的主要原因即是IKr电流的增加，这让我们对氟哌啶醇造成APD延长的离子机制推测更倾向于以上提到的第二点，并将做进一步的观察[14]。

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