心律失常是心血管内科最常见也是理论最晦涩的一个亚学科,令不少医生望而生畏。抗心律失常药物的临床应用已逾百年,目前仍是心律失常治疗的基本手段,要想正确使用抗心律失常药物,需要深谙心脏的电生理特性。本文简要叙述该特性和抗心律失常药物的使用要点。
根据组织学和电生理学特点,心房、心室肌细胞属于工作细胞,窦房结、房室结细胞和浦肯野纤维属于自律细胞(图 1)。心肌细胞具有兴奋性、传导性、自律性和收缩性四种基本生理特性,前三种属于电生理特性,第四种属于机械特性。工作细胞无自律性,而自律细胞无收缩性(表 1)。根据心肌细胞动作电位去极化的快慢及其产生机制,心房、心室肌和浦肯野细胞属于快反应细胞,表现为去极化速度和幅度大,兴奋传导速度快,复极过程缓慢并且可分为几个时相,动作电位时程长。窦房结和房室结细胞属于慢反应细胞,表现为去极化速度和幅度小,兴奋传导速度慢,复极过程缓慢但没有明确的时相区分(图 2、表 2、图 3)。图 3 心脏各部分心肌细胞的跨膜电位(左图)、心室肌细胞(中图)、和窦房结细胞(右图)动作电位示意图
表 2 快、慢反应细胞动作电位和主要参与离子(以心室肌细胞和窦房结细胞为例)注:红色为发挥主要作用的例子;IkI:内向整流钾通道,构成快反应细胞静息电位主要成分和 2 期的重要成分,其对 K+ 的通透性随膜的去极化而降低;Ipump:泵电流;INa:钠内向电流,为正反馈电流;ICa-T:T 型钙电流,主要参与慢反应细胞 4 期;Ito:瞬时外向电流,主要离子成分是 K+,主要参 1 期;ICl:氯电流;ICa-L:L 型钙电流,激活、失活和复活过程慢,参与快反应细胞 2 期、慢反应细胞 0 期和 4 期;IK:延迟整流钾电流,随时间逐渐加强,为正反馈电流,膜内外电位差越大,K+ 外向电流越大,包括 IKs(缓慢激活的延迟整流钾电流)、IKr(快速激活的延迟整流钾电流)、IKur(超速激活延迟整流性钾电流),为 2 期和 3 期最重要的成分;钠泵:Na+-K+ 依赖性 ATP 酶,每分解 1 个 ATP 逆浓度差将 3 个 Na+ 移出胞外,2 个 K+ 移入胞内;INa-Ca:Na+-Ca2+ 交换电流,为双向交换,3 个 Na+ 交换 1 个 Ca2+,生理上为正向(钠进钙出),病理上为反向(钠出钙进);If:超极化激活的内向离子电流,最大激活电位为 -100 mv,是一种随时间而进行性增强的内向离子流,主要离子成分为 Na+ 图 3 心室肌细胞复极电位与不应期、兴奋性的关系示意图ARP:绝对不应期;ERP:有效不应期;LRP:局部反应期:RRP:相对不应期:SNP:超常期;a 为局部反应;b、c 和 d 为 0 期去极化速度和幅度均减小的动作电位0 期决定心肌兴奋性和传导性,4 期决定自律性,2 期决定收缩期,这为理解抗心律失常药物的作用机制提供了基础。1、抗心律失常药物可治疗的心律失常发生机制及处理原则抗心律失常药物的总体治疗原则是:降低自律性、减少后除极及消除折返。抗心律失常药物主要通过影响INa、ICa-L、IK(IKs、IKr 和 IKur)和 If 发挥作用。根据最新《抗心律失常药物临床应用中国专家共识》(以下简称《共识》)建议将抗心律失常药物分为 5 类。虽然洋地黄类药物不属于抗心律失常药物,但其在治疗慢性心力衰竭时还发挥控制心室率的作用,具有不可替代的作用,需要我们熟知其电生理作用。(1)兴奋迷走神经:抑制窦房结 4 期除极,降低窦房结自律性;(2)提高异位自律性:抑制心肌细胞膜钠泵,造成细胞内 Na+ 增多,K+ 减少,使静息膜电位升高接近于阈电位,兴奋性和自律性增高,出现房性、交界性或室性期前收缩或心动过速。(3)房室传导阻滞:一方面,洋地黄使静息膜电位升高使一部分失活性微粒进入 Na+ 通道,抑制了 Na+ 通道的开放程度,使 Na+ 进入细胞内速度减慢,数量减少。另一方面,洋地黄对钠泵的抑制,使膜内 Na+ 浓度上升,减少了 Na+ 内流的梯度。该两因素均使动作电位 0 期上升速度减慢,上升幅度降低,从而使心肌的传导性减低,传导速度减慢,此对房室交界区抑制作用较其他部位更为明显,通过延长其有效不应期,引起不同程度的房室传导阻滞。(4)加快复极:一方面,洋地黄抑制钠泵使细胞外 K+ 浓度增高,从而增加细胞内 K+ 外流。另一方面,细胞内增多的 Na+ 可促进 Na+-Ca2+ 交换,加速 Ca2+ 的内流。以上两个因素使 2 期和 3 相时程缩短,动作电位时程也随之缩短。此外,洋地黄所致的复极速度加快,使得心室除极尚未完全结束,即有一部分内膜下心肌从内膜向外膜复极,除极与复极发生轻度重叠,或使部分心壁的复极方向和正常相反,在心电图上常常形成特征性的 ST-T 鱼钩状改变。限于篇幅所限,将心肌电生理特性和抗心律失常药物的作用机制简述与此,其中不免有纰漏之处,还望大家批判指正。
1. 朱大年等. 生理学(第九版). 人民卫生出版社:98-103.2. 杨宝峰等. 药理学(第九版). 人民卫生出版社:191-199.3. 陈新等. 黄宛临床心电图学(第六版). 人民卫生出版社:183-190.4. 中华医学会心血管病学分会等. 抗心律失常药物临床应用中国专家共识. 中华心血管病杂志, 2023, 51(3):256-269.5. 张新民. 临床心电图分析与诊断(第2版). 人民卫生出版社, 2018-05-01.(▲▼上下滑动查看内容)