中药对心肌细胞钙离子通道作用的研究与展望

心肌细胞具有两个重要特征：一是在细胞内外环境中存在着巨大的离子浓度差；二是通过短暂的特异离子通道的开启和关闭,可以使细胞膜去极化,引起一系列效应,包括心肌细胞的收缩和舒张,其中钙离子通道扮演了十分重要的角色。目前发现,心肌细胞中最主要的有L型和T型两种钙离子通道,二者同属于电压依赖性钙离子通道。L型钙离子通道分布于包括心室肌在内的所有心肌细胞中,它对动作电位平台期的形成、细胞内钙离子的增多和肌肉收缩期起重要的作用,通道约在-60～-40 mV被激活。T型钙离子通道主要分布于传导和起搏细胞中,一般认为它在舒张期去极化和心脏起搏活动中发挥作用,通道约在-60～-50 mV被激活。

　　作用于钙通道的药物主要有两大类：第一类是钙通道激动剂,目前多做工具药；第二类是钙通道阻断剂,是目前临床中应用很广的一类药。钙通道阻断剂对心血管系统的主要药理作用为：①对心脏有负性频率、负性传导、负性激励作用,主要用于治疗心律失常；②对冠状血管有明显的舒张作用,主要用于治疗冠心病心绞痛。鉴于钙通道阻滞剂有如此重要的药理作用,20世纪80年代,原中国中医研究院陈可冀教授率先提出中药钙拮抗剂的研究方向。迄今为止,广大科技工作者对中药进行了大量筛选工作,发现很多活血化瘀、益气养血中药对心肌细胞钙通道有作用,其中以单味中药的有效成分发现为主,而中药复方钙通道影响作用的研究近几年也多有报道。

　　1  中药有效成分的钙通道作用

　　1.1  氧化苦参碱

    该成分是从豆科槐属植物苦豆子中提取的生物碱,具有抗心律失常的作用。庄氏等[1]应用全细胞膜片钳技术,研究氧化苦参碱对豚鼠心室肌细胞膜L型钙通道电流(Ica-L)的影响,结果表明,氧化苦参碱可浓度依赖性增加Ica-L,在不同膜电位水平对Ica-L具有均匀一致的同等程度的增强作用。因而认为,氧化苦参碱的正性肌力作用是通过作用于心肌细胞膜L型钙通道促使钙内流完成的。这提示氧化苦参碱与现在临床上应用的钙通道拮抗型抗心律失常药物不同,它是具有正性肌力作用的抗心律失常药物。

　　1.2  白藜芦醇

    该成分是植物界广泛分布的羟基二苯乙烯类化合物,亦具有抗心律失常作用。刘氏等[2]应用全细胞膜片钳技术,研究白藜芦醇对豚鼠心室肌细胞膜L型钙通道的影响,发现白藜芦醇能阻滞L型钙通道,减少细胞外的钙离子内流,延长有效不应期,减少早搏后除极的发生,并且抑制钙超载,减慢慢反应细胞的传导性而消除房室结折返激动所致的室上性心动过速,从而对心律失常起到治疗作用。

　　1.3  葛根素

    该成分是从野葛中提取出来的中药单体成分。郭氏等[3]利用全细胞膜片钳技术,研究葛根素对大鼠心肌细胞L型钙通道的影响,结果发现葛根素对于心肌细胞Ica-L有一定程度的时间依赖性阻滞作用,最大抑制程度接近20%；同时,葛根素可以上移Ica-L的I-V曲线而不改变其激活、峰值、反转电位。提示葛根素于不同膜电位时对于Ica-L具有均匀一致的阻断作用,这可能是其抗心肌缺血和抗心律失常的离子机制。

　　1.4  人参皂苷单体Rb1

    张氏等[4]利用全细胞膜片钳技术,研究人参皂苷单体Rb1对缺血心室肌细胞动作电位及L型钙离子通道的影响,结果发现,人参皂苷单体Rb1对缺血心室肌细胞Ica-L有明显的阻滞作用,使缺血后Ica-L的I-V曲线电流幅值进一步减小,而不改变Ica-L的最大激活电压和反转电位,表明人参皂苷单体Rb1并不影响缺血心室肌细胞的Ica-L动力学过程。可能的机制是,通过阻滞缺血心室肌细胞钙离子通道Ca2+的内流,降低胞浆内的Ca2+浓度,使心肌收缩力进一步减弱,降低心脏做功和心肌耗氧。

　　1.5  异型南五味子素和戈米辛J

    这两种成分是从中药南五味子中分离出的木聚糖类化合物,具有很高的生物学活性,可以对抗脂质的过氧化,从而保护心肌细胞的缺血-再灌注损伤。张氏等[5]利用全细胞膜片钳技术,研究异型南五味子素和戈米辛J对豚鼠心室肌细胞L型钙离子通道的阻断作用,发现异型南五味子素10 μmol/L及戈米辛J 10 μmol/L可以抑制L型钙通道电流,说明它们对豚鼠心室肌细胞L型钙通道有阻断作用。但异型南五味子素和戈米辛J对钙电流稳态激活都无影响,它们改变的是钙电流的稳态失活,提示两种成分作用于L型钙通道的失活态。

　　1.6  牡荆素鼠李糖苷

    牡荆素鼠李糖苷对心脏血流动力学及氧代谢平衡有一定的保护作用,可使实验性心肌缺血、心肌梗死程度及范围明显减轻,心肌酶的漏出明显减轻。朱氏等[6]研究发现,全细胞方式下可以记录到细胞的原始电流和内向钙电流,并存在明显的电压依赖性。10-3mol/L的牡荆素鼠李糖苷对豚鼠心肌细胞Ica-L有增强作用,说明牡荆素鼠李糖苷对钙通道有一定的激动作用。

　　1.7  丹参素

    丹参素系从丹参水溶性部分中提取的有效成分,即丹参酸A。钱氏等[7]利用全细胞膜片钳技术,研究丹参素对豚鼠心室肌细胞L型钙通道的影响,结果发现,丹参素能使豚鼠心室肌细胞L型钙通道I-V曲线明显上移,不改变激活和反转电位,对不同电压最大激活钙电流的稳定激活和失活曲线也无影响。提示丹参素浓度依赖性地抑制心肌细胞L型钙通道。

　2  中药及其复方的钙通道作用

　　2.1  黄芪

    黄芪具有强心作用。张氏等[8]利用全细胞膜片钳技术,研究黄芪对急性心肌梗死家兔心室肌细胞L型钙通道电流的影响,结果发现,急性心肌梗死后1周,心外膜存活心肌Ica-L电压依赖性、I-V曲线的形态轨迹未变,但I-V曲线上移,Ica-L峰值下移,形成急性心肌梗死后电重构。这表明,黄芪逆转急性心肌梗死后形成的电重构,是急性心肌梗死后下降的Ica-L趋于正常、消除心律失常产生的基础。

　　2.2  当归提取液

    当归提取液对心血管系统有广泛而复杂的药理作用。黄氏等[9]应用全细胞膜片钳技术,研究当归提取液对豚鼠心室肌细胞钠、钙离子通道的影响,结果发现,当归提取液对Ica-L具有一定程度的浓度依赖性阻滞作用,并使其I-V曲线上移,但不改变峰值、激活和反转电位,提示当归提取液在不同膜电位水平对Ica-L有均匀一致的阻滞作用,这可能是其心血管系统药理作用机制的一部分。

　　2.3  银杏叶提取物

    银杏叶提取物具有多种心血管药理活性。张氏等[10]利用全细胞膜片钳技术,研究银杏叶提取物对豚鼠心室肌细胞动作电位及L型钙离子通道的影响,发现银杏叶提取物可明显缩短心室肌细胞动作电位的时程,对心室肌细胞L型钙通道的开放有抑制作用,且呈浓度依赖性,随着药物浓度的增加,I-V曲线逐渐上移,但出现电流峰值的电压不变,这可能是其抗心律失常的离子基础。

　　2.4  冠心胶囊

    冠心胶囊是中药复方制剂,哈尔滨医科大学附属医院自1997年始用于治疗冠心病。杜氏等[11]应用膜片钳技术研究其对L型钙通道的作用,结果发现,冠心胶囊可呈剂量依赖性地抑制L型钙通道,减少钙离子内流,其最大抑制率为52%。这可能是其降低心肌收缩力、减慢心率、降低心肌耗氧量、治疗心肌梗死的离子基础。

　　2.5  复方鳖甲软肝方

    复方鳖甲软肝方具有软坚散结、化瘀解毒、益气养血等功效。李氏等[12]采用改良的中药血清药理学方法和全细胞膜片钳技术直接记录复方鳖甲软肝方对兔单个心室肌细胞Ica-L的影响,结果表明,其对Ica-L有浓度依赖性抑制作用,并使I-V曲线上移,但形状不变,提示复方鳖甲软肝方对心室肌细胞在不同膜电位水平均有一定的抑制作用,且抑制作用相似；同时,他们还发现实验观察组Ica-L稳态失活曲线左移。提示复方鳖甲软肝方是电压依赖性的影响Ica-L的激活过程,对失活过程影响不大。这可能是其抗心律失常的重要机制。

　　2.6  参白注射液

    参白注射液由黄芪、人参、柴胡、桔梗、升麻、麦冬组成,具有益气升陷的功效。张氏等[13]利用全细胞膜片钳技术研究参白注射液对心室肌细胞动作电位及钙电流的作用,结果发现,参白注射液能够剂量依赖性地增加豚鼠心室肌细胞动作电位幅值(APA),延长动作电位时程(APD),增加钙电流。这可能是参白注射液控制房颤和室颤复发,且有一定正性肌力作用的离子基础。

　　2.7  炙甘草汤
   
　　炙甘草汤源自《伤寒论》“伤寒脉结代,心动悸,炙甘草汤主之”,现被广泛的应用于各种疾病所致心律失常的治疗,如风湿性心脏病、病毒性心肌炎、室性早搏等。周氏等[14]采用血清药理学和全细胞膜片钳的方法,研究炙甘草汤含药血清对家兔心肌细胞钙电流的影响,结果发现,炙甘草汤含药血清可抑制Ica-L,且呈浓度依赖性,其作用机理与西药钙通道阻滞剂相同。这可能是炙甘草汤抗心律失常作用的机理。

　　3  展望

    目前对中药离子通道作用的研究主要集中在钙离子通道,其结果也大都发现中药对钙离子通道的阻滞作用,而对钙通道有激动作用中药的发现较少。中药不良反应小,中药钙通道激动剂有着西药无法比拟的优势,其发展前景不可忽视。当然,心肌细胞膜上不仅有钙离子通道,还有钠、钾等多种离子通道,且它们之间有相互作用,因此,研究时应注意以一种离子通道为主兼顾其他离子通道,以期全面解释中药作用的离子机制。

    随着现代电生理学尤其是膜片钳技术在中药研究中的广泛应用,使得许多不为人知的中药离子通道药理作用被揭示,膜片钳技术使人们可以更加微观地了解中药,这无疑为研究中药作用机理开辟了一条新途径。但当前现有的研究大多也只是选取某味中药或其有效成分对其进行电生理学记录,这显然不符合中医中药以复方为主治疗疾病的特点。对中药多种有效成分交互作用的离子通道研究目前还鲜见报道,其研究也具有相当的难度且尚处于初级阶段,缺少系统、完整、可靠的方法,但其意义重大,一旦获取成功,必将加深对中药复方的认识,从而提高中药制剂的临床疗效。

【参考文献】
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　　[2] 刘妍妍,白云龙,王 涛,等.白藜芦醇对豚鼠心室肌细胞L型钙通道的影响[J].中国药理学通报,2007,23(2)：181－184.

　　[3] 郭晓纲,陈君柱,张 雄,等.葛根素对大鼠心肌细胞L型钙离子通道的影响[J].中国中药杂志,2004,29(3)：248－251.

　　[4] 张文杰,李 丽,赵春燕,等.人参皂苷单体Rb1对缺血心室肌细胞动作电位及L-型钙离子通道的影响[J].吉林大学学报(医学版),2007,33(6)：978－981.

　　[5] 张雪梅,陈道峰,何晓静,等.异型南五味子丁素和戈米辛J对豚鼠心室肌细胞L型钙离子通道的阻断作用[J].中国药理学报,2000,21(4)：373－376.

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　　[8] 张 静,史茂伟,王冬梅,等.黄芪对急性心肌梗死家兔心室肌细胞L型钙通道电流的影响[J].中国药学杂志,2007,42(3)：233－234.

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　　[11] 杜志敏,邱晓红,李宝馨,等.冠心胶囊对大鼠心肌缺血的保护作用[J].中国药学杂志,2000,35(10)：664－667.

　　[12] 李俊峡,张 莉,布 伦,等.复方鳖甲软肝方对家兔心室肌细胞钙通道的影响[J].临床误诊误治,2007,20(1)：12－14.

　　[13] 张华敏,曹洪欣,朱海燕,等.益气升陷法对心室肌细胞动作电位及钙电流的作用[J].中国中医基础医学杂志,2005,11(8)：574－576.

　　[14] 周承志,张道亮,王 滕,等.炙甘草汤含药血清对家兔心肌细胞钙电流的影响[J].北京中医药大学学报,2007,30(7)：468－471.