塑料中的毒素鄰苯二甲酸酯（DEHP）對(duì)心臟抑制作用的研究

圖4：給予DEHP會(huì)延遲心房間和房室間的傳導(dǎo)。
 

在心電圖記錄中，給予DEHP后會(huì)導(dǎo)致竇性節(jié)律下的房室傳導(dǎo)減慢。隨著給予DEHP時(shí)間的延長(zhǎng)，PR間期增加。隨著時(shí)間越長(zhǎng)，房室傳導(dǎo)延遲可能發(fā)展為房室分離或傳導(dǎo)阻滯。給予電刺激進(jìn)一步研究DEHP對(duì)房室結(jié)功能的影響，在右心房起搏，逐漸增加刺激頻率，發(fā)現(xiàn)加入DEHP后，較慢起搏頻率下更容易導(dǎo)致房室傳導(dǎo)阻滯，且Wenckebach cycle length（WBCL）延長(zhǎng)。此外，加入DEHP還導(dǎo)致2：1房室傳導(dǎo)阻滯的發(fā)生頻率增加。另外，在加入DEHP后房室結(jié)有效不應(yīng)期（AVNERP）延長(zhǎng)，且需要更長(zhǎng)的刺激間期才能誘發(fā)出心室電活動(dòng)。（圖5）
 

圖5：給予DEHP會(huì)增加房室傳導(dǎo)時(shí)間和不應(yīng)期。
 

4、給予DEHP會(huì)減慢心外膜傳導(dǎo)速度，延長(zhǎng)動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間
之前曾報(bào)道DEHP會(huì)破壞細(xì)胞間的縫隙連接，細(xì)胞間縫隙連接的減少可以降低房室傳導(dǎo)速度和心外膜傳導(dǎo)速度。使用電壓敏感染料和高速光學(xué)標(biāo)測(cè)，我們觀察到，給予DEHP會(huì)導(dǎo)致心外膜傳導(dǎo)速度減慢，心室動(dòng)作電位時(shí)程（APD）在30%和80%復(fù)極階段均延長(zhǎng)。此外，DEHP還延長(zhǎng)了心室的有效不應(yīng)期，但對(duì)細(xì)胞內(nèi)鈣瞬變30%或80%沒有顯著影響。（圖6）
 

圖6：給予DEHP會(huì)減慢心外膜傳導(dǎo)速度并延長(zhǎng)動(dòng)作電位時(shí)程。
 

5、DEHP對(duì)心臟電生理的影響不會(huì)被毒蕈堿拮抗所消除
先前的研究表明心臟毒蕈堿受體是鄰苯二甲酸酯增塑劑的潛在靶點(diǎn)，因?yàn)榘⑼衅房梢詼p弱金魚和人心房肌中鄰苯二甲酸酯的心臟抑制作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即使在使用阿托品處理的情況下，DEHP對(duì)竇性活動(dòng)和房室傳導(dǎo)的影響依然存在。因此，DEHP的作用不能完全通過(guò)毒蕈堿受體拮抗來(lái)解釋（圖7）。先前的研究還表明DEHP可以破壞細(xì)胞間偶聯(lián)，并且這種影響可能與基質(zhì)金屬蛋白酶活性的上調(diào)有關(guān)，該酶調(diào)節(jié)縫隙連接蛋白并影響心臟的電特性。我們使用基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑doxycycline對(duì)心臟進(jìn)行預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)doxycycline可以部分減輕DEHP對(duì)竇性活動(dòng)的抑制作用，但對(duì)房室傳導(dǎo)的影響沒有改善。
 

圖7：DEHP的作用在一定程度上被基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑緩解，但不受毒蕈堿拮抗作用的影響。
 

6、DEHP在hiPSC-CM單層細(xì)胞中減慢傳導(dǎo)速度
DEHP已被證明能減少細(xì)胞間的縫隙連接，但在某些組織(如肝臟)，這種作用可能是特異性的。為了測(cè)試在人心肌細(xì)胞上的適用性，我們使用人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞分化的單層心肌細(xì)胞（hiPSC-CM），在微電極陣列上進(jìn)行了傳導(dǎo)速度的測(cè)量（以1.5 Hz的頻率進(jìn)行刺激）。結(jié)果顯示，給予DEHP會(huì)以劑量和時(shí)間依賴的方式減慢細(xì)胞的傳導(dǎo)速度。在最初的15分鐘內(nèi)，較低劑量的DEHP對(duì)傳導(dǎo)速度沒有顯著影響，而較高劑量的DEHP會(huì)導(dǎo)致傳導(dǎo)速度下降。隨著持續(xù)3小時(shí)的DEHP處理，細(xì)胞的傳導(dǎo)速度進(jìn)一步降低。雖然加入阿托品或doxycycline在最初1小時(shí)內(nèi)可以減輕DEHP對(duì)傳導(dǎo)速度的影響，但在較長(zhǎng)時(shí)間的DEHP處理后，細(xì)胞的傳導(dǎo)速度仍然減慢。（圖8）
 

圖8：DEHP減慢了hiPSC-CM單層細(xì)胞的傳導(dǎo)速度。
 

討論：
本研究表明，DEHP是一種心臟毒性化學(xué)物質(zhì)，以劑量和時(shí)間依賴的方式減慢竇性心率，延遲竇房結(jié)恢復(fù)時(shí)間，并延長(zhǎng)房室傳導(dǎo)時(shí)間，影響心臟功能。DEHP作為醫(yī)療塑料增塑劑被長(zhǎng)期使用，但是它的使用是存在安全問(wèn)題的，特別是在輸血和醫(yī)療過(guò)程中，減少含DEHP塑料使用漸漸被人們所關(guān)注。本文量化DEHP在血液中的濃度，為無(wú)DEHP材料開發(fā)提供指導(dǎo)意見。

原文鏈接：

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.05.22.541729v1