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文献解读 | 槐定碱是抗心律失常的主要化合物，对多种离子通道具有阻断作用
人阅读 发布时间：2023-08-31 10:13
研究背景
心律失常，尤其是严重室性快速心律失常，是心血管疾病死亡的主要原因。抗心律失常药物仍然是治疗的核心，因此开发安全有效的抗心律失常药物具有重要意义。天然药物是药物和药物先导物的最佳来源，研究人员从未停止从具有潜在抗心律失常活性的天然产物中筛选活性成分。
槐定(SR)(称为5β-苦参碱)是一种(quinoline)类生物碱，存在于许多草本药物中。多项研究表明，SR 具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒、心脏保护作用及镇痛特性等。特别是在心血管系统，SR 在改善慢性心力衰竭(HF)、缓解急性心肌缺血(AMI)和预防心律失常方面具有巨大潜力。但其抗心律失常的作用机制(MOA)仍存在争议。因此，探索 SR 的电生理特性可以阐明 MOA 的抗心律失常作用，从而提供准确的筛选靶点，促进候选药物的开发。
近期，河北中医学院、石家庄以岭药业有限公司侯云龙团队在《Phytomedicine》杂志发表了题目为：Sophoridine manifests as a leading compound for anti-arrhythmia with multiple ion-channel blocking effects 文章，对 SR 的体内和体外电生理特性进行了综合研究，更全面地了解了SR的多离子通道阻断作用，为进一步的抗心律失常成药性研究和安全性研究提供基础。
文中采用英国 MappingLab 公司的电标测系统评价了槐定碱对大鼠心电传导的影响；采用荧光标测系统检测槐定碱对心室动作电位时程、心律失常模型中电交替和传导方向的影响。电标测与光标测技术均是电生理研究的有力工具，两者联合应用可更全面的助力抗心律失常药物的筛选与评价。
研究结果 1、SR 对大鼠和豚鼠单个心室肌细胞APD的影响全细胞膜片钳(电流钳模式)结果显示，100 μM SR 显著延长了大鼠心肌细胞的 APD90s 和豚鼠心肌细胞的 APD50s、APD90s，并且作用效果可以被洗脱。此外，SR (30,100 μM) 对大鼠或豚鼠心肌细胞的 APA（幅值）或 dv/dt max（最大去极电位）均无影响。
Fig. 1.SR对大鼠和豚鼠心室肌细胞APD影响
2、SR 对豚鼠心室肌细胞 Nav1.5、IKs 和IK1的影响全细胞膜片钳(电压钳模式)结果显示，VGSCS 特异性抑制剂河蟹毒素(TTX，10 μM)显著阻断 Nav1.5 活性。而 30 μM 和100 μM 的 SR 对 Nav1.5 没有影响。此外，未观察到 SR 对豚鼠心肌细胞 IKs 和 IK1 的干预作用。
Fig. 2.SR对豚鼠心室肌细胞IKs、IK1及CHO细胞Nav1.5通道的影响
3、SR 对大鼠心室肌细胞 Ito 的影响全细胞膜片钳(电压钳模式)结果显示，SR(30、100 μM) 对 Ito 通道的激活和失活门控特性 (V1/2)几乎没有影响(p＞0.05)。
Fig. 3.SR对大鼠心室肌细胞Ito的影响
4、SR 对豚鼠心室肌细胞 ICa-l 的影响全细胞膜片钳(电压钳模式)结果显示，100 μM SR 对 ICa-l 有一定抑制作用，而不影响 ICa-l 的激活电位和峰值电位。SR 几乎不影响 ICa-l 通道的激活和失活门控特性 (V1/2)(p＞0.05)。
Fig. 4.SR对豚鼠肌细胞ICa-l的影响
5、SR 对 hERG 电流的影响全细胞膜片钳(电压钳模式)结果显示，30 μM SR 抑制去活尾电流，这种效果在冲洗后部分恢复。SR (1 ~ 100 μM)对 hERG 电流的抑制呈浓度依赖性，量效曲线显示 SR (1 ~ 100 μM) 对 hERG 电流的半数抑制浓度(IC50)为 21.72 μM。 在 SR 干预前后的 hERG 稳态激活和失活数据表明：SR(1,10,100 μM) 浓度依赖性抑制稳转 hERG 电流，同时使 hERG 激活、失活左移至超极化电位，对失活影响更大。
Fig. 5.SR对hERG通道的影响
Fig. 7.离体心脏标本多通道电标测实验
8、离体心脏标本荧光标测实验SR的心室传导(CV)效应是通过在豚鼠离体心脏的窦性和起搏刺激条件下探索的。SR (1 ~300 μM)呈浓度依赖性显著延长心室激活时间、APD90 并降低传导速度。
Fig. 8.离体心脏标本荧光标测实验
9、SR 对 LCAL 致心律失常模型的影响通过观察大鼠离体心脏 LCAL，探讨 SR 对缺血性室性心律失常的影响。与 Con 相比，模型 C 发生持续的室颤（VF），SR 预保护阻止了缺血性室性心律失常诱发的心室颤动的发生。在自发发生时间水平上，模型组与 3 μM 胺碘酮、普罗帕酮有显著性差异。30 μM SR 预处理的起始时间略有缩短，但差异无统计学意义(p = 0.093)。模型组与 3 μM 胺碘酮、普罗帕酮、30 μM SR 预处理组在室速持续时间水平上有显著差异。此外，胺碘酮、普罗帕酮、SR 预处理组在 VT 持续时间水平上无显著差异，而模型组与 100 μM SR 预处理组在 LCAL 后 VT 自发发生时间和持续时间上有显著差异。
Fig. 9.SR对ICAL致心律失常模型的影响
10、SR 对 ISO 致心律失常模型的影响采用电压染料光学标测研究，评估 ISO (1 μM)干预前后离体灌注心脏心律失常诱发的易感性。与模型组相比，100 μM SR干预组BCL明显缩短，说明 100 μM SR 预保护可提高 ISO 致心律失常的电刺激频率。当刺激频率为 5 Hz时，没有 SR 处理，ISO 中没有明显的电交替和折返；然而，当刺激频率上升到 15 Hz时，出现了明显的交替和折返现象。无论是 5 Hz 还是 15 Hz, SR 干预后均未发现明显的电交替或折返现象。
Fig. 10.SR对ISO致心律失常模型的影响
11、SR对体内心律失常模型的影响采用两个动物模型来验证SR的抗心律失常作用。模型A为(Aconitine)诱导的SD大鼠心律失常，模型B为哇巴因诱导的豚鼠心律失常。与模型A组比较，100 mg/kg SR可显著缩短VT持续时间(p ＜0.01, n = 8)。与模型B组相比，SR存在时，提高了哇巴因诱导室性早搏、室速、室颤的造模浓度。
Fig. 11.SR对体内心律失常模型的影响
12、SR 对心脏复极风险的测定结果 SR(10、100、500 μM)可以随浓度增加而延长 FPDc 而不发生 EAD。
Fig. 12.测定SR对心脏复极风险的影响
研究结论
在电生理特性上，SR 是一种多离子通道阻滞剂，在体内外均有抗心律失常作用。同时，由于 hERG 抑制试验和 EAD 诱导的致心律失常风险较低，SR 作为治疗室性快速心律失常的主要候选药物具有较大潜力。
心律失常，尤其是严重室性快速心律失常，是心血管疾病死亡的主要原因。抗心律失常药物仍然是治疗的核心，因此开发安全有效的抗心律失常药物具有重要意义。天然药物是药物和药物先导物的最佳来源，研究人员从未停止从具有潜在抗心律失常活性的天然产物中筛选活性成分。
槐定(SR)(称为5β-苦参碱)是一种(quinoline)类生物碱，存在于许多草本药物中。多项研究表明，SR 具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒、心脏保护作用及镇痛特性等。特别是在心血管系统，SR 在改善慢性心力衰竭(HF)、缓解急性心肌缺血(AMI)和预防心律失常方面具有巨大潜力。但其抗心律失常的作用机制(MOA)仍存在争议。因此，探索 SR 的电生理特性可以阐明 MOA 的抗心律失常作用，从而提供准确的筛选靶点，促进候选药物的开发。
近期，河北中医学院、石家庄以岭药业有限公司侯云龙团队在《Phytomedicine》杂志发表了题目为：Sophoridine manifests as a leading compound for anti-arrhythmia with multiple ion-channel blocking effects 文章，对 SR 的体内和体外电生理特性进行了综合研究，更全面地了解了SR的多离子通道阻断作用，为进一步的抗心律失常成药性研究和安全性研究提供基础。
文中采用英国 MappingLab 公司的电标测系统评价了槐定碱对大鼠心电传导的影响；采用荧光标测系统检测槐定碱对心室动作电位时程、心律失常模型中电交替和传导方向的影响。电标测与光标测技术均是电生理研究的有力工具，两者联合应用可更全面的助力抗心律失常药物的筛选与评价。
研究结果 1、SR 对大鼠和豚鼠单个心室肌细胞APD的影响全细胞膜片钳(电流钳模式)结果显示，100 μM SR 显著延长了大鼠心肌细胞的 APD90s 和豚鼠心肌细胞的 APD50s、APD90s，并且作用效果可以被洗脱。此外，SR (30,100 μM) 对大鼠或豚鼠心肌细胞的 APA（幅值）或 dv/dt max（最大去极电位）均无影响。
Fig. 1.SR对大鼠和豚鼠心室肌细胞APD影响
2、SR 对豚鼠心室肌细胞 Nav1.5、IKs 和IK1的影响全细胞膜片钳(电压钳模式)结果显示，VGSCS 特异性抑制剂河蟹毒素(TTX，10 μM)显著阻断 Nav1.5 活性。而 30 μM 和100 μM 的 SR 对 Nav1.5 没有影响。此外，未观察到 SR 对豚鼠心肌细胞 IKs 和 IK1 的干预作用。
Fig. 2.SR对豚鼠心室肌细胞IKs、IK1及CHO细胞Nav1.5通道的影响
3、SR 对大鼠心室肌细胞 Ito 的影响全细胞膜片钳(电压钳模式)结果显示，SR(30、100 μM) 对 Ito 通道的激活和失活门控特性 (V1/2)几乎没有影响(p＞0.05)。
Fig. 3.SR对大鼠心室肌细胞Ito的影响
4、SR 对豚鼠心室肌细胞 ICa-l 的影响全细胞膜片钳(电压钳模式)结果显示，100 μM SR 对 ICa-l 有一定抑制作用，而不影响 ICa-l 的激活电位和峰值电位。SR 几乎不影响 ICa-l 通道的激活和失活门控特性 (V1/2)(p＞0.05)。
Fig. 4.SR对豚鼠肌细胞ICa-l的影响
5、SR 对 hERG 电流的影响
Fig. 5.SR对hERG通道的影响
6、离体心电记录
离体心电图结果显示 SR (1 ~ 300 μM) 对成年大鼠和豚鼠的影响。大鼠组和豚鼠组的心率随着给药浓度的增加逐渐降低。SR 不影响 P-R 间隔，但在相对高浓度时延长 QRS 波。SR (1 ~300 μM)以浓度依赖的方式延长了 QTC 间期。
Fig. 6.SR干预前后大鼠和豚鼠离体灌注心脏心电图研究
7、离体心脏标本多通道电标测实验 SR 的心室传导(CV)效应是通过在组织水平大鼠的窦性和起搏刺激条件下探索的。SR (1 ~ 300 μM)显著延长心室激活时间，呈浓度依赖性降低传导速度。
Fig. 7.离体心脏标本多通道电标测实验
8、离体心脏标本荧光标测实验SR的心室传导(CV)效应是通过在豚鼠离体心脏的窦性和起搏刺激条件下探索的。SR (1 ~300 μM)呈浓度依赖性显著延长心室激活时间、APD90 并降低传导速度。
Fig. 8.离体心脏标本荧光标测实验
9、SR 对 LCAL 致心律失常模型的影响通过观察大鼠离体心脏 LCAL，探讨 SR 对缺血性室性心律失常的影响。与 Con 相比，模型 C 发生持续的室颤（VF），SR 预保护阻止了缺血性室性心律失常诱发的心室颤动的发生。在自发发生时间水平上，模型组与 3 μM 胺碘酮、普罗帕酮有显著性差异。30 μM SR 预处理的起始时间略有缩短，但差异无统计学意义(p = 0.093)。模型组与 3 μM 胺碘酮、普罗帕酮、30 μM SR 预处理组在室速持续时间水平上有显著差异。此外，胺碘酮、普罗帕酮、SR 预处理组在 VT 持续时间水平上无显著差异，而模型组与 100 μM SR 预处理组在 LCAL 后 VT 自发发生时间和持续时间上有显著差异。
Fig. 9.SR对ICAL致心律失常模型的影响
10、SR 对 ISO 致心律失常模型的影响采用电压染料光学标测研究，评估 ISO (1 μM)干预前后离体灌注心脏心律失常诱发的易感性。与模型组相比，100 μM SR干预组BCL明显缩短，说明 100 μM SR 预保护可提高 ISO 致心律失常的电刺激频率。当刺激频率为 5 Hz时，没有 SR 处理，ISO 中没有明显的电交替和折返；然而，当刺激频率上升到 15 Hz时，出现了明显的交替和折返现象。无论是 5 Hz 还是 15 Hz, SR 干预后均未发现明显的电交替或折返现象。
Fig. 10.SR对ISO致心律失常模型的影响
11、SR对体内心律失常模型的影响采用两个动物模型来验证SR的抗心律失常作用。模型A为(Aconitine)诱导的SD大鼠心律失常，模型B为哇巴因诱导的豚鼠心律失常。与模型A组比较，100 mg/kg SR可显著缩短VT持续时间(p ＜0.01, n = 8)。与模型B组相比，SR存在时，提高了哇巴因诱导室性早搏、室速、室颤的造模浓度。
Fig. 11.SR对体内心律失常模型的影响
12、SR 对心脏复极风险的测定结果 SR(10、100、500 μM)可以随浓度增加而延长 FPDc 而不发生 EAD。
Fig. 12.测定SR对心脏复极风险的影响
研究结论
在电生理特性上，SR 是一种多离子通道阻滞剂，在体内外均有抗心律失常作用。同时，由于 hERG 抑制试验和 EAD 诱导的致心律失常风险较低，SR 作为治疗室性快速心律失常的主要候选药物具有较大潜力。
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