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心力衰竭(心衰,heart failure, HF)是21世纪危害人类健康的重要心血管疾病,心衰患者5年生存率约为50%,其中D期心衰患者恶性心律失常的发生率明显增加,近50%患者死于恶性心律失常所导致的心源性猝死。电生理重构导致的恶性心律失常是心一衰患者死亡的重要原因之一。电生理重构是指在心衰时,由于病理生理机制发生变化,导致心肌细胞电冲动产生及传导机制发生的改变,涉及多种离子通道和细胞信号转导系统的功能改变,其中L型钙电流改变和动作电位时程(Action potential duration, APD)延长是关键环节。目前仍缺乏针对心衰电生理重构的有效药物可供临床选择,中医药研究有可能是解决这一问题的突破口。中医认为心气虚是心衰的基本病机,贯穿于心衰发生发展始终,益气药是中医防治心衰的一类基本药物,能够改善心衰患者心功能及临床症状,提高患者生存质量。黄芪、党参、人参是临床常用的益气药。目前已知的中医药作用机制具有多层次、多环节、多靶点等特点,前期研究从能量代谢和肌浆网钙转运角度探讨了益气药改善心衰模型心功能的作用机制,但从电生理重构角度探讨益气药改善心衰模型预后的机制研究还未见诸报道。本研究通过复制结扎冠脉所致心梗后心衰、缩窄主动脉所致压力负荷心衰两种小鼠模型,运用小动物超声心动图、心电图、全细胞膜片钳技术及Western Blot分子生物学方法,从整体、细胞、分子层面进行研究,以验证“益气药可能通过抑制钙/钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(calcium/calmodulin-dependent protein kinase II, CaMKII)过表达,调控心衰细胞L型钙电流,缩短心衰心肌细胞及心脏复极时间,改善心衰电生理重构”的科学假说。方法1.动物造模：采用冠脉结扎术、主动脉缩窄术分别复制心梗后心衰、压力负荷心衰两种小鼠模型；2.分组和给药：(1)冠脉结扎术后小鼠随机分为模型组、假手术组、益气组(黄芪+党参)、西药组(美托洛尔)4组,术后给予相应药物干预4周；(2)主动脉缩窄术后小鼠随机分为模型组、假手术组、黄芪组(黄芪)、人参组(人参)、党参组(党参)、西药组(美托洛尔)6组,术后给予相应药物干预4周；3.检测方法：(1)冠脉结扎术后4周小鼠和主动脉缩窄术后4周小鼠记录体重、死亡等一般情况,利用小动物超声心动图检测心脏收缩、舒张功能及心室重构情况,利用心电图检测QT间期及室性心律失常发生率；(2)主动脉缩窄术后4周小鼠急性分离心肌细胞,利用全细胞膜片钳技术的电流钳模式记录心肌细胞APD,利用全细胞电压钳模式记录L型钙电流密度、失活时间常数(T)以及电压依赖性激活-失活曲线;(3)主动脉缩窄术后4周小鼠处死取心肌组织,应用Western Blot技术检测L型钙通道、CaMKII的蛋白表达水平。结果1.心衰模型的评价：(1)冠脉结扎术后4周模型小鼠与假手术组相比左室射血分数(left ventricular ejection fraction, LVEF)显著下降(p<0.01),舒张末左室内径显著增加(p<0.01),校正QT间期(QTc)显著延长(p<0.01)；(2)主动脉缩窄术后4周模型小鼠与假手术组相比LVEF显著下降(p<0.01),收缩末左室内径增加(p<0.05),左室前壁厚度显著增加(p<0.01),Ea显著降低(p<0.01), QTc显著延长(p<0.01)。2. 益气药对心衰小鼠心功能及QT间期的干预作用：(1)冠脉结扎术后4周,益气组与模型组相比LVEF有升高趋势但无统计学意义,西药组与模型组相比LVEF无显著差异,益气组、西药组与模型组相比QTc均显著缩短(p<0.01)；(2)主动脉缩窄术后4周,黄芪组与模型组相比LVEF升高(p<0.05),Ea显著升高(p<0.01),党参组与模型组相比LVEF显著升高(p<0.01)；黄芪组、人参组、党参组与模型组相比QTc均显著缩短(p<0.01)。3.益气药对心衰细胞APD及L型钙电流的干预作用：(1)APD:模型组与假手术组相比,在0.21、2.0Hz频率刺激下心肌细胞动作电位复极90%时间(APD90)均显著延长(p<0.01)；黄芪组与模型组相比,在0.2Hz、2.0Hz频率刺激下心肌细胞APD90缩短(p<0.05)；党参组与模型组相比,在0.2Hz、2.0Hz频率刺激下心肌细胞APD90显著缩短(p<0.01),并且在异丙肾上腺素(isoprenaline, ISO)干预下与模型组相比APD90缩短(p<0.05);(2) ICa,L电流密度：模型组与假手术组相比,在0.1Hz、1.0Hz刺激下ICa,L电流密度均显著增大(p<0.01);黄芪组与模型组相比,1.0Hz刺激下ICa,L电流密度显著减小(p<0.01);党参组与模型组相比,0.1 Hz、1.0Hz刺激下ICa,L电流密度均减小(p<0.01、p<0.05),并且在ISO干预下ICa,L电流密度与模型组相比减小(p<0.05)；(3)Ica,L失活时间常数：模型组与假手术组相比ICa,L快速失活时间常数(τ1)和慢速失活时间常数(τ 2)均显著延长(p<0.01),黄芪组、人参组、党参组与模型组相比,τ 1、τ 2均显著缩短(p<0.01);(4)电压依赖性激活-失活：模型组与假手术组相比半数激活电位降低(p<0.01),黄芪组、人参组、党参组、西药组与模型组相比,半数激活电位均显著升高(p<0.01)。4.益气药对心衰小鼠L型钙通道及CaMKⅡ表达的干预作用：(1)模型组与假手术组相比CANCA1C (L型钙通道主要亚基)表达水平无统计学差异,各给药组与模型组相比CANCA1C表达水平无统计学差异；(2)模型组与假手术组相比CaMKⅡ蛋白表达水平显著升高(p<0.01),黄芪组、人参组、党参组、西药组与模型组相比CaMKⅡ蛋白表达水平均显著降低(p<0.01)。结论1.益气药(黄芪+党参)能够缩短心梗后心衰心脏复极时间,但对心梗后心衰模型心功能无明显改善效果；黄芪、人参、党参均能缩短压力负荷致心衰心脏复极时间,改善心衰电生理重构,并且黄芪能够同时改善心脏收缩和舒张功能,党参能够改善心脏收缩功能；2.益气药黄芪、人参、党参能够不同程度地干预心衰细胞L型钙电流密度,失活速度,电压依赖性激活、失活,改善心衰细胞L型钙电流重构,并且缩短心衰细胞动作电位复极时间,干预心衰细胞电生理重构,其中党参、黄芪的干预效果显著；3.益气药黄芪、人参、党参对L型钙通道的调控作用可能是通过抑制CaMKⅡ过表达实现的。