心肌缺血治疗

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TUhjnbcbe - 2021/3/30 10:29:00
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常规心电图检查已经广泛用于心内科、急诊科等临床科室,但是对于心电图中ST段抬高和压低的心电图改变,临床医生往往认识较为局限,缺乏较为详细的综合分析。因此,下面这篇文章就心电图ST段抬高和压低的发生机制做一阐述。

首先,要想弄懂这个问题,得先复习大学中学习的心肌细胞离子通道理论。心室肌细胞的动作电位分为以下5期:0期为去极化期,1期为快速复极初期,2期为平台期,3期为快速复极末期,4期为静息期(图1)。
  图1.动作电位分期

0期去极化主要是电压门控钠通道(Ina通道)开放,细胞外钠离子快速流入细胞内所致,膜内电位迅速由-90mV上升到+30mV,占时约1ms。钠通道有备用、激活和失活三种功能状态。生理条件下,少数的钠通道激活后不会完全失活,引起钠通道关闭不全而出现持续的钠电流。这种峰钠电流之后的持续性内向钠电流称为晚钠电流(INaL),也可以将其看作是钠内流的慢失活成分。

1期复极化过程迅速,历时约10ms,主要由瞬时外向离子流(Ito)引起,其主要载荷离子是K+。Ito通道在0期去极化到-30mV时激活,Ito的幅值远小于Ina,故K+外流不能在0期显现出来,只有在钠通道失活关闭后,K+的复极化效应才能得到反映。Ina的失活与K+的激活共同形成了复极1期。Ito也有激活门和失活门,Ito有两种成分:Ito1(或称Ito-f)是快成分,其激活、失活及恢复均较快,是构成动作电位复极l期的主要电流。Ito2(或称Ito-s)是慢成分,激活、失活及失活后恢复时间较慢。Ito2是一种钙激活的氯通道,是外向的Cl-流。心率增快时,Ito2多处于失活状态,外膜细胞Ito电流密度减小,平台期增大,内外膜电位差减小。Ito通道在心肌细胞膜的表达量有差异,心外膜多于心内膜,右室基底部心外膜Ito电流密度比左心室更大。2期复极化很缓慢,形成平台期,持续约~ms,此期离子流主要包括L型钙电流(IcaL)、IK1和延迟整流钾电流(Ik)。由于IK1的内向整流特性,阻止K+的进一步外流,2期内少量的Ca2+内流使膜电位保持在去极化状态的平台,随着复极化接近静息电位时,内向整流现象解除,K+又经IK1通道外流而加速最后的复极化过程。平台期的形成是由于该期内向离子流(主要是Ica-L)、外向离子流(主要是IK1和Ik)暂时处于相对平衡的结果。L型钙通道在膜电位去极化达-40mV时激活,激活和失活过程较缓慢,IcaL通道在0期激活,但Ica-L幅值在2期才达到峰值。失活过程需数百毫秒才能完成。3期复极化主要由于Ca2+内流逐渐停止及K+外流逐渐增加所致。Ik通道是3期K+外流的主要通道。Ik电流有两种成分,即Ikr和Iks,Ikr的电流幅值大于Iks。Ik通道也在膜电位去极化到-40mV时激活,但其激活(开启)的速率比Ica-L通道慢,因而在2期之初,Ca2+内流占优势。随着Ica-L通道的失活,Ik通道逐渐激活,致使外向K+流逐渐占优势,使动作电位复极化由2期转为3期。3期复极初主要是Ik通道承载的K+外流,在3期复极后期,IK1的外向K+流增大,从而加速并完成复极化过程。4期静息期,离子泵和离子交换体的活动增强,使胞质内的离子水平恢复到原先的高钾、低钠和低钙状态。内向整流钾通道(IK1)是工作心肌细胞静息电位的产生和维持的主要离子通道。当膜电位小于钾离子平衡电位时(-90mV到-40mV),K+经IK1通道外流,促使膜电位复极化到静息电位水平。当膜电位去极化到一定水平时(-40mV以上),IK1对K+的通透性降低,K+外流量减少。当膜去极化到-20mV或更正时,K+通过IK1的外流量几乎为0。心肌细胞上还有一种ATP敏感性钾通道(KATP),作为心肌缺血的一种保护因素,其特征是通道活性随胞内ATP浓度升高而被显著抑制。在正常心脏组织中,KATP由于细胞内高浓度ATP而处于抑制关闭状态,不参与动作电位的形成和兴奋收缩偶联。在缺血(ATP浓度较低)的情况下,KATP开放,K+外流,加速复极,使动作电位平台期缩短,电压依赖型钙离子通道活性下降,Ca2+内流减少,抑制心肌收缩,储存ATP。对动作电位各时相的离子流变化做一简单总结,见图2。
  图2.动作电位各时相的离子流变化为了更透彻地理解这个问题,我们还要简单复习一下物理学知识。任何物体都是由原子构成的,原子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成,电子绕着原子核运动。通常情况下,原子核带的正电荷数与核外电子带的负电荷数相等,整个物体呈电中性。当物体失去电子时,物体显示带正电;当物体得到电子时,则显示带负电。在发现电子之前,规定电流的方向由正极流向负极。实际上,电流是由带负电荷的电子移动产生的,电流的方向与电子移动的方向相反。针对心脏而言,心肌除极与复极的向量方向即是电子的移动方向,故向量方向与电流方向相反。

ST段抬高的机制

ST段是指QRS波群结束至T波起始之间的部分,正常情况下ST段和等电位线处于同一水平。对于ST段抬高的机制,传统观点有损伤电流学说及除极受阻学说。损伤电流学说认为,发生心肌损伤时,损伤的心肌细胞复极化不全,膜内电位升高,与正常心肌细胞之间存在电位差,而损伤电流的产生导致等电位线即TP段下移,产生ST段相对抬高。损伤电流学说无试验依据证实,且Brugada综合征(BrS)、早期复极综合征(ERS)、心包炎等患者均可表现为ST段抬高,但并无心肌损伤,故用损伤电流学说并不能有效解释。关于心电图ST段抬高的机制,现代观点是心室复极平台期跨壁离散学说(离子流学说),此学说是建立在一定的试验依据之上。严干新等研究的BrS及其他有关ST段抬高的心电图机制,为ST段变化的细胞电生理机制提供了直接证据,试验见图3。利用灌注犬的带冠状动脉的右室组织块,同步记录1个内膜位点、2个外膜位点及跨壁心电图作对照。(1)采用浓度2.5μmol/L的钾通道开放剂毗那地尔的台氏液向冠状动脉内灌注,同步记录心电图;(2)对用毗那地尔灌注的组织块给予基础周长为ms、联律间期递减的S1S2早搏刺激。图A为对照组,图B为毗那地尔灌注后,图C为在B的基础上,给予S1S2刺激(S1S2为ms),图D是基础周长缩短为0ms时。结果如下:(1)给予钾通道开放剂后,心内膜细胞平台期变化不明显,心外膜1细胞平台期消失,心外膜2细胞平台期变小,心电图ST段明显抬高。(2)在B的基础上给予S1S2刺激(图C),使心率加快后,心外膜1细胞的平台期较B稍变大,心外膜2细胞的平台期较B明显变大,心电图ST段较B有所回落(图C)。(3)刺激基础周长缩短为0ms时(图D),心外膜细胞平台期进一步变大,心电图ST段基本回到等电位线(图D)。图3.给予毗那地尔灌注、S1S2刺激、缩短基础周长刺激对内外膜复极平台期及心电图ST段的影响。上述结果说明:①ST段的位置是由动作电位平台期内外膜电位差决定的,电位差越大,ST段抬高越明显;②Ito通道的分布心外膜多于心内膜,心内膜仅为心外膜的1/6~1/5;③Ito电流变化与心率有关,心率加快时,Ito电流变小(这是由于心率增快时,Ito2多处于失活状态所致)。给予钾通道开放剂后,外膜Ito电流密度明显增大,膜电位迅速下降,甚至达到钙离子失活电位,导致平台期消失,动作电位时程(APD)缩短,而内膜平台期变化不明显,APD变化不明显,故在外膜心肌复极化完成时,内膜心肌仍是除极化状态,外膜心肌细胞膜外带正电荷,内膜心肌细胞膜外带负电荷,内外膜之间存在电位差,电子移动的方向由心内膜到心外膜,向量的方向由心内膜到心外膜,与心外膜电极方向一致,心电图表现为ST段抬高(图4)。
  图4.ST段抬高机制示意图随Ito电流逐渐增大,平台期并非是逐渐缩短,而是从延长到缩短甚至消失的过程。以狗的心室肌细胞为例,人为的增大Ito电流,观察不同Ito电流密度对动作电位形状的影响。黑色线为Ito电流完全阻断,使Ito电流逐渐增大,可观察到复极1相逐渐加快,APD逐渐延长(平台期延长);继续增大Ito电流,膜电位迅速下降甚至达到Ica通道失活电位,使平台期明显缩短或消失(图5)。
  图5.改变Ito对平台期的影响

急性心肌缺血时ST段抬高的机制

近年来,众多国内外学者通过对急性心肌缺血Ito电流的研究,均证明心肌缺血时Ito电流在外膜心肌增大最明显,内外膜存在的电位差导致ST段抬高。苏显明等建立冠状小动脉灌注犬左室心肌组织块模型,观察急性无灌流心肌缺血对Ito电流的影响。结果证明急性缺血早期,犬左室内膜、中膜、外膜心肌Ito电流均增大,但外膜心肌Ito电流增大最明显,从而导致内外膜心肌跨壁复极离散度(TDR)增大。Miyoshi等研究发现,用KATP抑制剂预处理后,可明显抑制缺血导致外膜心肌APD的缩短,而对内膜心肌作用较小,从而使内外膜之间的TDR减小。而用KATP激动剂预处理后,则使缺血导致的外膜心肌APD进一步缩短,进一步增加内外膜TDR。TDR越大,即电位差越大,心电图表现为ST段抬高越明显。透壁性心肌缺血心肌缺血时,KATP通道开放,K+大量外流(相当于Ito电流增大),平台期缩短,因心外膜Ito电流密度大于心内膜,故心外膜心肌细胞平台期较心内膜心肌细胞缩短更为明显,内外膜之间存在电位差,因向量方向由心内膜指向心外膜,与电极方向一致,所以心电图表现为ST段抬高(图6)。
  图6.透壁性心肌缺血ST段抬高的机制心外膜心肌缺血由于心外膜KATP通道开放,K+大量外流(相当于Ito电流增大),心外膜平台期明显缩短甚至消失,而心内膜平台期正常,故内外膜平台期的电位差较透壁性心肌缺血时更大,所以理论上,心外膜心肌缺血的心电图ST段抬高较透壁性心肌缺血更明显(图7)。
  图7.心外膜心肌缺血ST段抬高的机制。心内膜心肌缺血由于心内膜KATP通道开放,K+大量外流(相当于Ito电流增大),心内膜平台期明显缩短,而心外膜平台期正常,内外膜之间仍然存在电位差,因向量方向由心外膜指向心内膜,背离电极方向,故心电图表现为ST段压低(图8)。
  图8.心内膜心肌缺血ST段压低的机制。

Brugada综合征ST段抬高的机制

从遗传学上看,Brugada综合征主要与SCN5A基因变异有关,SCN5A的功能缺失性突变与Brugada综合征和早复极综合征(ERS)有关系,也与多种传导系统疾病、Lenegre病和病态窦房结综合征有关。功能缺失性突变导致INa减低伴有Ito显著增大时表现为BrS/ERS,Ito不增大时表现为传导异常。SCN5A的功能缺失性突变,导致0期Na+内流减少,膜内电位上升幅度小,此时Ito电流相对增大("水落石出"的道理),即使正常量的Ito电流也使膜内电位迅速下降,甚至达到Ica通道的失活电位,平台期会明显缩短或消失。因为Ito电流密度在右室基底部心外膜最大,故其心电图表现就特征性地定位在右胸导联V1~V3。1型Brugada综合征1型Brugada综合征的心电图表现如下图(图9)。心电图表现为在第2、3或4肋间的右胸V1、V2导联中,有≥1个导联记录到J波幅度或ST段抬高≥2mm(0.2mv),T波倒置,几乎无等电位线。
  图9.1型Brugada综合征的心电图表现SCN5A的功能缺失性突变在心肌不同部位的病变程度不同。病变较轻的部位,心外膜APD会比心内膜更长,机制见图5。如图10,心外膜2比心内膜的APD更长;而病变重的部位,心外膜Ito电流相对明显增大(1、2相间有明显切迹,形成J波),膜内电位迅速下降达到Ica通道的失活电位,Ca2+不能内流,平台期消失(如图10心外膜1),内外膜间有很大的电位差,复极2期向量由心内膜到心外膜,心电图表现为ST段抬高。而病变较轻的部位,复极3期向量由心外膜到心内膜,心电图表现为T波倒置,因有J波与倒置的T波,故ST段表现为下斜型抬高(图10)。
  图10.1型Brugada综合征ST段抬高的机制2型、3型Brugada综合征2型Brugada综合征表现为右胸导联ST段抬高呈鞍背形,J波抬高幅度≥2mm,继之下降与抬高的ST段(高于基线≥1mm)相延续,T波正向或双向。3型Brugada综合征表现为右胸导联ST段抬高<1mm,呈鞍背形,T波直立。SCN5A的功能缺失性突变病变程度相对较轻,心外膜Ito电流相对增大(1、2相间有明显切迹,形成J波),膜内电位下降,但未达到Ica通道的失活电位,平台期存在,内外膜之间存在电位差,复极2、3期向量由心内膜到心外膜,心电图表现为ST段抬高,T波直立。因抬高的ST段与J波、T波两个直立的波相延续,故心电图表现为鞍背型(图11)。
  图11.2型、3型Brugada综合征ST段抬高的机制综上所述,心室复极平台期跨壁离散度学说能很好地解释Brugada综合征、ERS及急性心肌缺血时ST段抬高的原因。来源:朱晓晓心电资讯作者:徐萌萌杨建单位:医院兖州院区

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