左心室肥大（Left Ventricular Hypertrophy，LVH）是一种常见的适应性病理状态，多由慢性压力负荷引起，表现为心肌细胞肥大以及电生理和机械性能的显著变化。虽然LVH有助于在压力过载下维持心功能，但它也显著增加了缺血和再灌注心律失常（如室颤和触发活动）的发生风险。此前研究表明，LVH心肌细胞的动作电位时程（Action Potential Duration，APD）延长和延迟复极可能为早期后除极（Early Afterdepolarizations，EADs）的发生提供了基础。然而，LVH条件下再灌注诱导EADs的具体离子机制尚未被充分阐明。
研究目的
本研究旨在通过贴片钳技术分析猫LVH模型中肥厚心肌细胞的跨膜离子电流，明确再灌注后EADs的发生机制。通过对比正常心肌细胞和肥厚心肌细胞的电生理特性，研究进一步探讨APD延长与EADs形成之间的关系。
实验方法
- 动物模型的建立
- 通过亚膈膜腹主动脉狭窄法，在成年猫中诱导慢性压力负荷，引发LVH。术后监测血压、心脏重量等生理指标，以确认肥厚程度。手术成功率约为79%。
- 心肌细胞的分离
- 从正常猫（对照组）和肥厚猫（实验组）的左心室分离单个心肌细胞。细胞分离采用酶消化法，确保高质量的杆状细胞用于电生理实验。
- 实验设计
- 使用含氰化物（CN⁻）的改良Tyrode液模拟心肌缺血，通过恢复至正常Tyrode液的方式模拟再灌注。
- 采用贴片钳技术记录动作电位和跨膜电流变化，重点评估APD延长、EADs出现频率及稳态外向电流变化。
- 统计分析
- 使用单因素方差分析（ANOVA）和t检验对实验数据进行统计学处理，显著性水平设为P < 0.05。
实验结果
- 动作电位特性的变化
- 再灌注条件下，肥厚心肌细胞的APD显著延长，且APD50和APD90的延长幅度显著高于正常心肌细胞（P < 0.05）。在肥厚组中，出现EADs的细胞其APD延长幅度明显高于未出现EADs的细胞。
- EADs的发生频率
- 正常心肌细胞在再灌注条件下未观察到EADs，而肥厚组中有29%的细胞在再灌注后出现EADs（驱动频率0.5 Hz）。EADs的发生通常在再灌注开始3–4分钟后出现，且其起始电位平均为-33 mV。
- 离子电流变化
- 再灌注过程中，肥厚心肌细胞动作电位平台期电压范围内（-20至+20 mV）的稳态外向电流显著下降，而正常细胞未见明显变化。
- L型钙电流（ICa,L_{\text{Ca,L}}Ca,L）在肥厚细胞中的恢复较正常细胞更为迟缓，但对APD延长的贡献有限。
- 钾电流（IK_{\text{K}}K）分析显示，肥厚细胞再灌注时平台期的外向电流下降主要由延迟整流钾电流（IKr_{\text{Kr}}Kr）减少引起。
讨论与意义
本研究揭示了LVH条件下再灌注诱导EADs的关键机制，即由APD显著延长引发的细胞膜不稳定性。具体而言，钾电流的抑制导致稳态外向电流减少，是APD延长的主要原因，而APD的延长为EADs的触发提供了时间窗口。相比之下，钙电流在再灌注过程中虽然表现出一定恢复延迟，但未直接参与EADs的形成。
这些发现不仅为解释LVH患者再灌注相关心律失常的高发机制提供了重要线索，也提示了针对钾电流异常的干预可能成为未来治疗的潜在方向。例如，选择性IKr_{\text{Kr}}Kr阻滞剂可能有助于预防EADs的发生。
局限性与未来方向
本研究采用单细胞水平的贴片钳技术，未能涉及组织和整体水平的折返机制。同时，进一步研究需明确其他离子机制（如钠钙交换电流或钠泵电流）在再灌注心律失常中的作用。
结论
在LVH模型中，心肌细胞对再灌注的反应表现为显著的APD延长及较高的EADs发生率。该过程主要由钾电流减少引起的稳态外向电流下降所驱动。这一机制可能部分解释了LVH患者再灌注期室性心律失常的高发病率，为相关的临床干预提供了理论依据。