氧化铝纳米颗粒导致的Ito,f降低会引发室性心律失常

《BMC Cardiovascular Disorders》：Alumina nanoparticles-induced reduction in Ito, f contributes to the occurrence of ventricular arrhythmias

　　

摘要

背景

氧化铝纳米颗粒（Al?O?-NPs）目前被广泛应用，尽管已知它们会引发心电图异常，但其晶体相依赖性效应（包括α相和γ相）以及相关的电生理机制仍不明确。

方法

通过在大鼠体内进行腹腔注射（100毫克/千克）以及在新生大鼠心室肌细胞中暴露于该物质（浓度为20–100微克/毫升），研究了α相、γ相及混合相Al?O?-NPs对心脏的损伤作用。所采用的多维度分析方法包括心电图检测、单相动作电位记录、膜片钳电生理实验（I_{to, f}电流检测）以及透射电子显微镜观察。

结果

α-Al?O?-NPs会显著延长QT间期（从119.53±9.59毫秒增加到147.87毫秒，增幅为23.34%；p＜0.001），同时提高心律失常评分（从0上升到2.6±0.6；p＜0.01），而γ-Al?O?-NPs则没有此类效应。在α-Al?O?-NPs处理组中，90%复极时的单相动作电位持续时间（MAPD??）为187.6±4.9毫秒，显著长于对照组（p＜0.001）。此外，α-Al?O?-NPs会以剂量依赖的方式抑制I_{to, f}电流密度，在100微克/毫升的浓度下，该电流密度减少了81.8%（p＜0.001）。通过透射电子显微镜观察，α-Al?O?-NPs处理组的心肌存在超微结构损伤（肌纤维紊乱、线粒体嵴碎片化），且细胞内存在纳米颗粒积聚现象，而γ-Al?O?-NPs则未出现这些变化。

结论

氧化铝纳米颗粒具有晶体相依赖性的心肌毒性。α-Al?O?-NPs会导致大鼠心脏出现QT间期延长、MAPD延长、心室心律失常以及超微结构损伤。同时，它还会抑制培养的新生大鼠心室肌细胞中的Ito, f电流。这些研究结果表明，Ito, f电流的抑制可能是α-Al?O?-NPs引发电生理异常的原因之一，也为了解纳米颗粒诱发心室心律失常的潜在机制提供了新的见解。