缺氧及不同二氧化碳分压下毒毛花甙K对离体豚鼠心脏的作用
作者：汪培华 杨光田
单位：汪培华 同济医科大学附属同济医院内科(430030武汉)； 杨光田 同济医科大学附属同济医院急诊科(430030武汉)
关键词：毒毛花甙K；缺氧；二氧化碳分压；心脏收缩；舒张功能
德国医学/990613 【摘要】 目的：了解缺氧及二氧化碳分压升高时毒毛花甙K对离体豚鼠心脏的作用及其作用机制。方法：以改良的Langendorff法灌注离体豚鼠心脏冠状动脉，观察缺氧、二氧化碳分压及氢离子浓度不同程度的增高时毒毛甙K(简称毒K)对心脏的作用。结果：缺氧时毒K对心脏的强心作用明显减弱，而不同程度的二氧化碳分压增高则不影响毒K的强心作用，也不通过其伴随的pH值下降影响心脏对毒K的反应性。
The Inotropic Effect of Strophanthin K on an Isolated
, 百拇医药
Guinea Pig Heart in Hypoxia and Differential Arterial
Carbon Dioxide Partial Pressure
Wang Peihua，Yang Guangtian.
Department of Internal Medicine, Tongji Hospital of Tongji Medical University，Wuhan 430030
【Abstract】 Objective： To investigate the inotropic effect and its mechanism of strophanthin K on an isolated guinea pig heart in hypoxia and (or) differential arterial carbon dioxide partial pressure. Methods： We perfused the coronary artery of isolated guinea heart according to Langendorff's method and observed the inotropic effect of Strophanthin K on the heart in hypoxia, differential arterial carbon dioxide partial pressure and differential hydogen ion concentration. Results： The inotropic effect of Strophanthin K on isolated heart in hypoxia was weakened. Otherwise, differential arterial carbon dioxide partial pressure didn't effect the inotropic effect of Strophanthin K on heart and didn't significantly change response of heart to strophanthin K as decreasing of pH following hypercapnia.
, 百拇医药
【Key Words】 Strophanthin K Hypoxia arterial carbon dioxide partial pressure contractive and diastolic function of heart
肺心病患者常有缺氧与二氧化碳分压增高。关于缺氧及酸中毒可增加洋地黄毒性作用的研究较多，但有关缺氧及高碳酸血症对于强心甙作用的报道较少。本文以改良的Langendorff法灌注离体豚鼠心脏冠状动脉，观察缺氧、二氧化碳分压和氢离子浓度不同程度增高时毒毛花甙K(简称毒K)对心脏的作用。
材料与方法
豚鼠51只，性别不拘，体重315±26g，用改良的Krebs-Henseleit液，恒温(37℃)、恒压(70cm水柱)灌注离体豚鼠冠状动脉。待心跳稳定，经左心房开口，向左心室插入一顶端带有小水囊的导管，通过压力换能器于4道生理记录仪描记心室压曲线，读取左心室收缩压(LVSP)，并将LVSP信号输入微分器，记录左室内压变化速率(dp/dt)曲线，读取室内压最大上升速率(+dp/dtmax)和最大下降速率(-dp/dtmax)，同时读取心率(HR)，并量取冠状动脉流量(Q)。
, http://www.100md.com
豚鼠分为5组：A组11只，B、C、D、E组各10只。灌注液用含不同比例的混合气体饱和以改变各组灌注液的PO2和PCO2(表1)。A组为对照组，B组为缺氧组，此组灌注液PO2虽有112mmHg，但因灌注液无红细胞，只靠溶解的O2供细胞利用，故已有缺氧，C、D、E组均为二氧化碳分压升高组，PCO2分别为52mmHg、110mmHg、107mmHg，E组PCO2升高程度同D组，但该组加入适量的NaHCO3，同时相应减少NaCl，使pH值接近正常，而[Na+]保持不变。
表1 灌注液的PO2、PCO2、pH值分析(
±SD) 组别
PO2(mmHg)
, 百拇医药
PCO2(mmHg)
pH值
A
570±6.89
36±1.72
7.44±0.02
B
112±4.27
37±1.68
7.42±0.03
C
560±7.21
, 百拇医药
52±1.09
7.24±0.01
D
572±7.10
110±3.13
6.92±0.03
E
559±6.96
107±3.78
7.42±0.02
实验条件稳定后，记录上述各参数，然后从距冠状动脉5cm处快速向灌流管中注入毒K，每次剂量有85μg，注入液量为0.34ml，随即观察并记录各参数的变化情况。
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实验结果
缺氧及二氧化碳分压增高对心脏的作用 由表2可见，缺氧时LVSP、LVdp/dtmax、LV-dp/dtmax及HR与A组比较，均明显下降(P<0.05，P<0.001)，而冠状动脉流量则较A组升高，但无统计学差异。
表2 PO2下降、PCO2升高时毒毛花甙K对心脏的作用(±SD) 组别
给药
LVSP(mmHg)
LVdp/dtmax(mmHg/s)
LV-dp/dtmax(mmHg/s)
, 百拇医药
HR(次/min)
Q(ml/min)
A
前
48.57±19.75
1314.29±370.52
1173.81±437.50
219.05±24.68
9.071±2.03
后
64.52±29.57△△△
, 百拇医药 1857.14±622.75△△△
1533.33±721.86△△△
213.33±23.94
6.10±1.65△△△
变量
15.95±11.89
542.86±346.87
359.52±385.23
-5.71±5.98
-2.97±1.90
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B
前
17.12±3.75***
468.33±168.34***
375.54±137.23***
171.44±24.33*
10.78±2.09
后
20.02±2.99△
598.56±172.14△
, 百拇医药
490.43±103.11△
165.11±16.34
9.98±1.97
变量
2.90±1.81***
130.23±76.11**
114.89±72.32**
-6.33±6.76
-0.80±1.77
C
, http://www.100md.com 前
37.75±17.62*
1120.00±482.01*
965.00±458.29*
212.00±19.32
9.70±2.37
后
54.00±25.93△△
1760.00±715.62△△△
1323.00±630.57△△
, 百拇医药
207.00±13.38
7.10±1.81△△△
变量
16.25±11.13
640.00±270.60
358.00±271.98
-5.00±13.54
-2.60±1.59
D
前
15.59±4.73
, 百拇医药
472.73±148.94***
327.27±75.38***
176.36±26.56*
11.81±2.41*
后
29.55±9.51△△△
850.00±167.33△△△
690.91±222.28△△△
173.64±19.63
, 百拇医药
10.56±2.23△△
变量
13.96±7.59
377.27±145.54
363.64±196.33
-2.73±11.04
-1.26±1.09**
E
前
23.86±12.06***#
722.73±258.23***#
, 百拇医药
509.09±270.94**#
192.73±20.05
8.73±2.87#
后
41.59±23.86△△
1222.73±358.03△△
990.91±675.58△△
190.00±18.44
7.17±1.98△
, 百拇医药
变量
17.73±16.24
500.00±390.51
481.82±495.11
-2.73±7.86
-1.55±1.63**
注 ①与对照组(A)比较，*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001；②给药前、后比较，△P<0.05，△△P<0.01，△△△P<0.001；③E组与D组比较，#P<0.05。
C组的LVSP、LVdp/dtmax及LV-dp/dtmax观察值均明显低于A组(P<0.05)，D、E组该观察指标进一步下降，与A组比较，有非常显著的差异(P<0.001)。D组HR明显低于A组(P<0.05)。E组通过纠酸后，LVSP、LVdp/dtmax及LV-dp/dtmax下降程度较D组减轻，但两者比较并没有统计学差异(P>0.05)，而HR回升，与D组比较，有显著差异(P<0.05)。
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结果说明，缺氧可使心肌收缩、舒张功能障碍，并使心率减慢。二氧化碳分压升高亦可影响心肌收缩、舒张功能，且随着升高的程度增加而加重损害。心率亦减慢，但纠酸后心率接近正常。
缺氧时毒K对心脏的作用 缺氧时给予毒K，可使LVSP、LVdp/dtmax及LV-dp/dtmax值上升，给药前、后比较，有显著差异(P<0.05)，但其上升幅度较小，变量与A组比较，两者有显著差异(P<0.01，P<0.001)。
不同二氧化碳分压下毒K对心脏的作用 C、D组PCO2分别为52mmHg、110mmHg时，毒K可使LVSP、LVdp/dtmax及LV-dp/dtmax均显著上升(P<0.01，P<0.001)，但其用药后的变量，与A组比较，均无显著差异(P>0.05)。C、D组用药后Q亦减少，其变量均减小，D组与A组比较，P<0.01。
二氧化碳分压升高，但pH值正常时毒K对心脏的作用 E组PCO2升高到107mmHg，而pH值由6.92纠正至7.42时，毒K也使LVSP、LVdp/dtmax及LV-dp/dtmax值升高，Q值降低，给药前、后比较均有统计学意义(P<0.05，P<0.01)，但其用药后变量与D组(PCO2110mmHg，pH6.92)比较，均无统计学差异(P>0.05)。结果说明，PCO2升高时，并不通过其伴随的pH值下降影响心脏对毒K的反应性。
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讨 论
本实验观察到缺氧及二氧化碳分压增高均可致心肌收缩、舒张功能障碍。前者系缺氧、能量产生减少所致，后者由于PCO2增高，pH值降低，H+竞争性地抑制Ca2+与肌钙蛋白兴奋-收缩偶联作用[1]。
实验结果表明，PCO2下降时，毒K的强心作用明显减弱，而PCO2不同程度的升高时毒K的药效并不随PCO2升高而降低。PCO2升高而pH值正常时毒K对心脏的作用与伴有pH值下降者相同。提示PCO2升高不通过导致pH值下降而影响心肌对毒K的反应性。
整体实验观察到狗低氧血症合并高碳酸血症时，地高辛在体内的分布发生变化，心肌内地高辛浓度增加[2，3]，而大鼠心肌条在不同pH、PO2和PCO2的培养液中培养时，心肌组织对于放射性同位素标记的地高辛摄取量不一；缺氧合并高碳酸时其摄取量几乎不变，缺氧时减少，PCO2升高时反而略增加[3]。AllamM等发现，离体大鼠实验缺氧时心肌内地高辛浓度下降，而PCO2升高时其浓度则增加[4]。因此，缺氧时洋地黄的强心作用减弱，而PCO2增高时其强心作用并不减弱。本文提示临床上用强心甙治疗肺心病患者疗效不佳，主要是受缺氧的影响，而不是高碳酸血症。
, 百拇医药
至于PCO2增高时，用药所致Q减少的程度反而减小。这是CO2的扩张冠状动脉作用[6]与毒K收缩血管[7]以及心肌收缩增强对冠状动脉挤压多方面效应相互作用的结果。
参考文献
1 杨光田，DaumS.氧分压与二氧化碳分压对离体豚鼠心肌收缩性的影响.同济医科大学学报.1986,15(5)∶316-318.
2 Clozel JP. Influence of hypoxemia and respiratory acidosis on the plasma kinetics and tissue distribution of digoxin the conscious dog. Circulation, 1983, 68(Suppl.Ⅲ)∶64.
, 百拇医药
3 du Souich P,Clozel JP,Saunier C, et al. Influence of hypoxemia and respiratory acidosis on the plasma kinetics and tissue distribution of digoxin the conscious dog. Can J Physiol Pharmacol, 1985, 63∶72-77.
4 Stautegeau A. In vitro effects of hypoxia and (or) hypercapnic acidosis on the myocardial uptake of digoxin. Can J Physiol Pharmcol,1985, 63∶344-346.
5 Allam M, Saunier C,Sautegeau A, et al. The inotropic effect of digoxin on isolated rat heart in hypercapnia and (or) hypoxia. Can J Physiol Pharmacol,1990, 68(3)∶455-461.
, 百拇医药
6 Kazmaier S. Effects of respiratory alkalosis and acidosis on myocardial blood flow and metabolism in patients with coronary artery disease. Anesthesiology,1998, 89(4)∶831-837.
7 Doi SA, Landless PN. Digoxin in clinical practice: sorting out the facts. Br J Clin Pract,1995, 49(5)∶257-261.
(1999-08-04 收稿), http://www.100md.com
单位：汪培华 同济医科大学附属同济医院内科(430030武汉)； 杨光田 同济医科大学附属同济医院急诊科(430030武汉)
关键词：毒毛花甙K；缺氧；二氧化碳分压；心脏收缩；舒张功能
德国医学/990613 【摘要】 目的：了解缺氧及二氧化碳分压升高时毒毛花甙K对离体豚鼠心脏的作用及其作用机制。方法：以改良的Langendorff法灌注离体豚鼠心脏冠状动脉，观察缺氧、二氧化碳分压及氢离子浓度不同程度的增高时毒毛甙K(简称毒K)对心脏的作用。结果：缺氧时毒K对心脏的强心作用明显减弱，而不同程度的二氧化碳分压增高则不影响毒K的强心作用，也不通过其伴随的pH值下降影响心脏对毒K的反应性。
The Inotropic Effect of Strophanthin K on an Isolated
, 百拇医药
Guinea Pig Heart in Hypoxia and Differential Arterial
Carbon Dioxide Partial Pressure
Wang Peihua，Yang Guangtian.
Department of Internal Medicine, Tongji Hospital of Tongji Medical University，Wuhan 430030
【Abstract】 Objective： To investigate the inotropic effect and its mechanism of strophanthin K on an isolated guinea pig heart in hypoxia and (or) differential arterial carbon dioxide partial pressure. Methods： We perfused the coronary artery of isolated guinea heart according to Langendorff's method and observed the inotropic effect of Strophanthin K on the heart in hypoxia, differential arterial carbon dioxide partial pressure and differential hydogen ion concentration. Results： The inotropic effect of Strophanthin K on isolated heart in hypoxia was weakened. Otherwise, differential arterial carbon dioxide partial pressure didn't effect the inotropic effect of Strophanthin K on heart and didn't significantly change response of heart to strophanthin K as decreasing of pH following hypercapnia.
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【Key Words】 Strophanthin K Hypoxia arterial carbon dioxide partial pressure contractive and diastolic function of heart
肺心病患者常有缺氧与二氧化碳分压增高。关于缺氧及酸中毒可增加洋地黄毒性作用的研究较多，但有关缺氧及高碳酸血症对于强心甙作用的报道较少。本文以改良的Langendorff法灌注离体豚鼠心脏冠状动脉，观察缺氧、二氧化碳分压和氢离子浓度不同程度增高时毒毛花甙K(简称毒K)对心脏的作用。
材料与方法
豚鼠51只，性别不拘，体重315±26g，用改良的Krebs-Henseleit液，恒温(37℃)、恒压(70cm水柱)灌注离体豚鼠冠状动脉。待心跳稳定，经左心房开口，向左心室插入一顶端带有小水囊的导管，通过压力换能器于4道生理记录仪描记心室压曲线，读取左心室收缩压(LVSP)，并将LVSP信号输入微分器，记录左室内压变化速率(dp/dt)曲线，读取室内压最大上升速率(+dp/dtmax)和最大下降速率(-dp/dtmax)，同时读取心率(HR)，并量取冠状动脉流量(Q)。
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豚鼠分为5组：A组11只，B、C、D、E组各10只。灌注液用含不同比例的混合气体饱和以改变各组灌注液的PO2和PCO2(表1)。A组为对照组，B组为缺氧组，此组灌注液PO2虽有112mmHg，但因灌注液无红细胞，只靠溶解的O2供细胞利用，故已有缺氧，C、D、E组均为二氧化碳分压升高组，PCO2分别为52mmHg、110mmHg、107mmHg，E组PCO2升高程度同D组，但该组加入适量的NaHCO3，同时相应减少NaCl，使pH值接近正常，而[Na+]保持不变。
表1 灌注液的PO2、PCO2、pH值分析(
±SD) 组别PO2(mmHg)
, 百拇医药
PCO2(mmHg)
pH值
A
570±6.89
36±1.72
7.44±0.02
B
112±4.27
37±1.68
7.42±0.03
C
560±7.21
, 百拇医药
52±1.09
7.24±0.01
D
572±7.10
110±3.13
6.92±0.03
E
559±6.96
107±3.78
7.42±0.02
实验条件稳定后，记录上述各参数，然后从距冠状动脉5cm处快速向灌流管中注入毒K，每次剂量有85μg，注入液量为0.34ml，随即观察并记录各参数的变化情况。
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实验结果
缺氧及二氧化碳分压增高对心脏的作用 由表2可见，缺氧时LVSP、LVdp/dtmax、LV-dp/dtmax及HR与A组比较，均明显下降(P<0.05，P<0.001)，而冠状动脉流量则较A组升高，但无统计学差异。
表2 PO2下降、PCO2升高时毒毛花甙K对心脏的作用(
±SD) 组别给药
LVSP(mmHg)
LVdp/dtmax(mmHg/s)
LV-dp/dtmax(mmHg/s)
, 百拇医药
HR(次/min)
Q(ml/min)
A
前
48.57±19.75
1314.29±370.52
1173.81±437.50
219.05±24.68
9.071±2.03
后
64.52±29.57△△△
, 百拇医药 1857.14±622.75△△△
1533.33±721.86△△△
213.33±23.94
6.10±1.65△△△
变量
15.95±11.89
542.86±346.87
359.52±385.23
-5.71±5.98
-2.97±1.90
, http://www.100md.com
B
前
17.12±3.75***
468.33±168.34***
375.54±137.23***
171.44±24.33*
10.78±2.09
后
20.02±2.99△
598.56±172.14△
, 百拇医药
490.43±103.11△
165.11±16.34
9.98±1.97
变量
2.90±1.81***
130.23±76.11**
114.89±72.32**
-6.33±6.76
-0.80±1.77
C
, http://www.100md.com 前
37.75±17.62*
1120.00±482.01*
965.00±458.29*
212.00±19.32
9.70±2.37
后
54.00±25.93△△
1760.00±715.62△△△
1323.00±630.57△△
, 百拇医药
207.00±13.38
7.10±1.81△△△
变量
16.25±11.13
640.00±270.60
358.00±271.98
-5.00±13.54
-2.60±1.59
D
前
15.59±4.73
, 百拇医药
472.73±148.94***
327.27±75.38***
176.36±26.56*
11.81±2.41*
后
29.55±9.51△△△
850.00±167.33△△△
690.91±222.28△△△
173.64±19.63
, 百拇医药
10.56±2.23△△
变量
13.96±7.59
377.27±145.54
363.64±196.33
-2.73±11.04
-1.26±1.09**
E
前
23.86±12.06***#
722.73±258.23***#
, 百拇医药
509.09±270.94**#
192.73±20.05
8.73±2.87#
后
41.59±23.86△△
1222.73±358.03△△
990.91±675.58△△
190.00±18.44
7.17±1.98△
, 百拇医药
变量
17.73±16.24
500.00±390.51
481.82±495.11
-2.73±7.86
-1.55±1.63**
注 ①与对照组(A)比较，*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001；②给药前、后比较，△P<0.05，△△P<0.01，△△△P<0.001；③E组与D组比较，#P<0.05。
C组的LVSP、LVdp/dtmax及LV-dp/dtmax观察值均明显低于A组(P<0.05)，D、E组该观察指标进一步下降，与A组比较，有非常显著的差异(P<0.001)。D组HR明显低于A组(P<0.05)。E组通过纠酸后，LVSP、LVdp/dtmax及LV-dp/dtmax下降程度较D组减轻，但两者比较并没有统计学差异(P>0.05)，而HR回升，与D组比较，有显著差异(P<0.05)。
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结果说明，缺氧可使心肌收缩、舒张功能障碍，并使心率减慢。二氧化碳分压升高亦可影响心肌收缩、舒张功能，且随着升高的程度增加而加重损害。心率亦减慢，但纠酸后心率接近正常。
缺氧时毒K对心脏的作用 缺氧时给予毒K，可使LVSP、LVdp/dtmax及LV-dp/dtmax值上升，给药前、后比较，有显著差异(P<0.05)，但其上升幅度较小，变量与A组比较，两者有显著差异(P<0.01，P<0.001)。
不同二氧化碳分压下毒K对心脏的作用 C、D组PCO2分别为52mmHg、110mmHg时，毒K可使LVSP、LVdp/dtmax及LV-dp/dtmax均显著上升(P<0.01，P<0.001)，但其用药后的变量，与A组比较，均无显著差异(P>0.05)。C、D组用药后Q亦减少，其变量均减小，D组与A组比较，P<0.01。
二氧化碳分压升高，但pH值正常时毒K对心脏的作用 E组PCO2升高到107mmHg，而pH值由6.92纠正至7.42时，毒K也使LVSP、LVdp/dtmax及LV-dp/dtmax值升高，Q值降低，给药前、后比较均有统计学意义(P<0.05，P<0.01)，但其用药后变量与D组(PCO2110mmHg，pH6.92)比较，均无统计学差异(P>0.05)。结果说明，PCO2升高时，并不通过其伴随的pH值下降影响心脏对毒K的反应性。
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讨 论
本实验观察到缺氧及二氧化碳分压增高均可致心肌收缩、舒张功能障碍。前者系缺氧、能量产生减少所致，后者由于PCO2增高，pH值降低，H+竞争性地抑制Ca2+与肌钙蛋白兴奋-收缩偶联作用[1]。
实验结果表明，PCO2下降时，毒K的强心作用明显减弱，而PCO2不同程度的升高时毒K的药效并不随PCO2升高而降低。PCO2升高而pH值正常时毒K对心脏的作用与伴有pH值下降者相同。提示PCO2升高不通过导致pH值下降而影响心肌对毒K的反应性。
整体实验观察到狗低氧血症合并高碳酸血症时，地高辛在体内的分布发生变化，心肌内地高辛浓度增加[2，3]，而大鼠心肌条在不同pH、PO2和PCO2的培养液中培养时，心肌组织对于放射性同位素标记的地高辛摄取量不一；缺氧合并高碳酸时其摄取量几乎不变，缺氧时减少，PCO2升高时反而略增加[3]。AllamM等发现，离体大鼠实验缺氧时心肌内地高辛浓度下降，而PCO2升高时其浓度则增加[4]。因此，缺氧时洋地黄的强心作用减弱，而PCO2增高时其强心作用并不减弱。本文提示临床上用强心甙治疗肺心病患者疗效不佳，主要是受缺氧的影响，而不是高碳酸血症。
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至于PCO2增高时，用药所致Q减少的程度反而减小。这是CO2的扩张冠状动脉作用[6]与毒K收缩血管[7]以及心肌收缩增强对冠状动脉挤压多方面效应相互作用的结果。
参考文献
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(1999-08-04 收稿), http://www.100md.com