硒对大鼠心电图及心肌细胞动作电位的影响
作者：相有章 杨晓霞 宋术亮 边建朝 王 林
单位：山东省地方病防治研究所，山东 济南 250014
关键词：硒；Q—T间期；动作电位
中国地方病学杂志990608
[摘要] 目的 探讨硒对大鼠心电图及心肌细胞动作电位的影响。方法 对Wistar雄性大鼠腹腔内注射亚硒酸钠(2mg.kg-1.d-1)，连续9周，应用心电图和细胞内玻璃微电极技术，观察正常大鼠和阿霉素致心肌损伤大鼠心电图及心肌细胞动作电位的变化。结果 硒组心电图较实验前及对照组无变化(P>0.05)，心肌细胞复极达峰值电位50%所需时间(APD50)延长(P<0.05)。ADM组和硒+ADM组心电图Q-T间期及心肌细胞APD50、APD90较对照组及试验前均延长(P<0.01)。心率、静息电位(RP)、动作电位幅度(APA)及动作电位0相最大去极化速率(Vmax)无变化(P>0.05)。结论 硒能延长正常大鼠心肌细胞APD50，不能逆转阿霉素心肌损伤大鼠APD50、APD90及Q—T间期延长。此结果对于心肌病的防治具有重要意义。
, http://www.100md.com
[中图分类号] Q424 [文献标识码] A [文章编号]1000-4955(1999)06-0425-04
Effects of selenium on electrocardiogram and action potential in rats
XIANG You-zhang,YANG Xiao-xia,SONG Shu-liang,et al
(Shandong Institute for prevention and Treatment of Endemic Disease,Jinan 250014,China)
[Abstract] Objective To understand effects of selenium (Se) on the electrocardiogram (ECG) and action potential (AP) in rats.Methods Wistar rats were given intraabdominal injection of Se (0.02mg.kg-1) once daily for 2 weeks and every other day for 7 weeks.After injection of Se the changes of Q_T interval and AP in healthy rats and rats with cardiomyopathy of adriamycin (ADM) were observed with ECG and the technique of intracelluar glass microelectrode recording.Results The action potential duration (APD50) of ventricular papillary muscle was prolonged (P<0.05) but Q-T interval of ECG was not changed in healthy rats after injection of Se.Both Q-T interval and APD(APD50,APD90) were all prolonged (P<0.05～0.01) in rats with cardiomyopathy of ADM after injection of Se.Se had no effects of the heart rate,restiong potential (RP),amplitude of action potential (APA) and the maximum depolarization rate of AP (Vmax).Conclusions Se could prolong APD50 but could not affect clearly Q-T interval in healthy rats.Se could not reverse changes of APD(APD50,APD90) and Q-T interval in rats with cardiomyopathy of ADM.The results are very significant for provention and treatment of cardiomyopathy.
, 百拇医药
[Key words] Selenium;Q-T interval;Action potential
硒与多种心脏疾病的发生发展有密切关系。克山病发生于低硒地区，硒是克山病发病的主要因素[1]，补硒能使克山病的发病显著减少[1，2]。硒对低硒实验性心肌损伤有保护作用[3，4]。扩张型心肌病、心肌炎等患者内环境低硒[5，6]。研究表明：硒对心肌损伤的保护作用主要是通过增加抗氧化功能，使心肌免受损伤。硒作为离子，对心肌电生理效应也引起人们的关注[7，8]。本实验对大鼠注射亚硒酸钠，应用心电图和心肌细胞内玻璃微电极技术，观察硒对正常大鼠以及心肌损伤大鼠心肌电生理的影响。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 动物：选用Wistar雄性大鼠，体重180±20g，由山东省试验动物中心提供。
, 百拇医药
1.1.2 药品：阿霉素(adriamycin ADM C27H27No11HCl)意大利产。每10mg用生理盐水稀释至50ml。亚硒酸钠(Selenium,Na2SeO3)，北京中联化工试剂厂生产。用生理盐水溶解，浓度为0.02mg/ml。
1.2 方法
1.2.1 实验分组：56只大鼠随机分为4组，对照组、硒组、阿霉素组(ADM组)及硒+ADM组，每组14只。
1.2.2 给药方法：硒组及硒+ADM组腹腔内注射硒(2mg.kg-1)，每日1次，2周后改为隔日1次，连续7周，共9周。硒+ADM组注射硒的同时，于第15天ADM(2mg.kg-1)尾静脉注射，每周1次连续7周。对照组及ADM组注射生理盐水，于第15天ADM组注射ADM注射方法、剂量及时程同硒+ADM组。
, 百拇医药
1.3 实验观察
1.3.1 心电图记录：于硒注射前、注射后2及9周3次记录心电图。使用仪器日本光电公司6511心电图机，标准电压1mV=20mm,走纸速度50mm/sec,采用标准Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联。导联连接5cm针炙针穿刺四肢。观察指标心率、QRS波群、T波及Q—T间期。
1.3.2 动作电位记录：于第9周应用细胞内玻璃微电极行心肌细胞动作电位检查。
标本制备 用纯器击昏动物，迅速剖胸取出心脏，置于36℃充氧台氏液的玻璃器皿中剪开心室，游离左室乳头肌，将标本固定在心肌灌流槽内。用充以95%O2和5%CO2，温度36.5±0.5℃，速度5ml/min的正常台氏液内灌流。标本稳定1小时后开始实验。
台氏液成份(mmol/L):NaCl137.4,NaHCO3 23.8,NaH2PO40.9,KCl 15.4,MgCl20.5,CaCl2 1.8，葡萄糖10.1，pH7.4±0.1。
, 百拇医药
仪器 刺激电极为直径0.5mm Ag-AgCl双银质电极，脉冲波宽为0.6ms，强度为阈值1.5倍，频率1Hz。记录电极为内充3mol/L KCl的玻璃微电极，电极电阻为10～20M，用微操纵器将电极插入心肌细胞内，记录跨膜电位。通过MZ—820型微电极放大器将动物电位一路输至SR54超低频双线示波器上线，一路经微分后，输入示波器下线。每只动物心脏观察5个心肌细胞。
观察指标 所取信号清晰稳定后，摄片记录，经阅读器测量分析。观察指标为静息电位(RP)、动作电位幅度(APA)、动作电位时程(APD)、动作电位0相最大去极化速率(Vmax)。
对各组计量资料作统计学处理，并用t检验进行差异显著性测定。
2 结果
大鼠心电图及心肌细胞动作电位变化(表1、表2)。
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2.1 硒对大鼠心电图的影响 对照组、硒组、ADM组及硒+ADM组第2周T波电压有下降趋势，第9周时显著降低(P<0.01)，4组间无差异(P>0.05)。硒组Q—T间期较实验前及对照组无变化(P>0.05)，ADM组及硒+ADM组第9周显著延长(P<0.01)，较对照组硒组也延长(P<0.01)。心率、QRS波群电压及时限无变化(P>0.05)。
2.2 硒对大鼠心肌细胞动作电位的影响 注射硒9周时，硒组APD50较对照组延长(P<0.05)，其他各指标无变化(P>0.05)。ADM组及硒+ADM组APD50及APD90均较对照组明显延长(P<0.05～0.01)，较硒组也延长(P<0.05～0.01)，其他各指标无变化。
表1 硒对大鼠心电图的影响(
±s) 组别
, 百拇医药
例数
心率
(次/分)
QRS电压
(Mv×10-2)
T电压
(Mv×10-2)
QRS时限
(mS)
Q_T间期(mS)
对照组
(A)
, 百拇医药
14
实验前
实验2周
实验9周
366±39
385±50
426±87
47±9
38±9
43±10
36±9
32±9
26±6**
, 百拇医药
27.0±2.5
27.0±2.5
26.5±2.5
90.5±3.5
89.5±2.5
90.0±4.5
硒组
(B)
14
实验前
实验2周
实验9周
372±49
, http://www.100md.com
372±49
382±52
46±9
45±9
39±10
36±8
26±7
23±6**
28.0±3.0
27.0±2.9
28.0±3.1
91.0±3.5
, http://www.100md.com
90.0±2.7
89.0±3.9
ADM组
14
实验前
实验2周
实验9周
358±55
361±48
380±49
44±8
42±7
45±11
, 百拇医药
37±6
33±7
28±10**
28.5±2.0
28.0±1.5
31.5±2.5
89.0±4.0
86.5±4.5
99.5±6.0
(C)
硒+ADM组
, 百拇医药
(D)
14
实验前
实验2周
实验9周
370±40
374±42
398±51
45±10
39±9
40±10
38±10
35±9
, 百拇医药
26±7**
28.5±2.5
27.5±2.5
29.0±2.5
90.0±4.5
91.5±5.5
99.5±5.0
实验前后比较：*P<0.05，**P<0.01；B，C，D与A组比较：△△P<0.01；C与D组比较P<0.05
P<0.01表2 硒对大鼠心肌细胞动作电位的影响(±s) 组别
, 百拇医药
例数
RP(Mv)
APA(Mv)
APD50(mS)
APD90(mS)
Vmax(v/s)
对照组(A)
硒组(B)
ADM组(C)
硒+ADM组(D)
14
14
, http://www.100md.com
14
14
78.9±2.3
79.3±5.7
76.8±4.2
76.8±3.9
105.5±5.0
104.2±5.0
102.5±7.1
103.4±6.6
11.6±1.8
13.2±1.7*
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19.4±5.5
18.1±3.9
44.5±9.0
50.7±10.0
57.1±12.1**
54.8±10.8
276.3±43.4
296.8±40.5
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258.0±46.5
275.5±25.4
实验前后比较：**P<0.01；B，C，D与A组比较：△△P<0.01；C与D组比较P<0.05 P<0.01
3 讨论
克山病病区人群服硒后克山病的发病显著减少[1，2]。克山病患者常伴有多种异常心电图，随着其发病减少，异常心电图的检出也减少。这种改变是硒对心肌电生理间接和直接作用的结果。硒通过增加抗氧化酶GSH-Px活性改善抗氧化功能，保护心肌免受损伤维持正常电活动，这是硒对心肌电生理的间接影响。实验证明台氏液加硒灌流豚鼠乳头肌，心肌细胞APD延长[7]，硒通过影响细胞膜两侧离子流动产生的心肌电生理效应，是硒对心肌电生理的直接影响。APD延长，可影响心肌传导性，有利于心律失常的改善。本实验结果表明，硒能使正常大鼠心肌细胞APD50延长，心电图Q—T间期没有明显改变，对阿霉素心肌病大鼠APD和Q—T间期的延长无影响。由于硒能延长APD，因此不能逆转心肌损伤时APD和Q—T间期延长。
, 百拇医药
硒引起Q—T间期延长和APD50延长，而APA及Vmax无变化证实硒影响心肌复极导致Q—T间期延长。正常情况下大鼠心肌细胞动作电位除极相是快速钠内流的结果，复极相主要是钾的外流，复极相平台期与钙内流有关[9，10]，硒延长APD，APD50较APD90更明显，可能硒影响了钙的内流和钾的外流。Q—T间期和APD均反映心肌的除极和复极过程，硒延长正常大鼠APD，而Q—T间期无变化。由于心电图记录的电活动是心脏瞬时综合向量在心电图导联轴上的投影，Q—T间期反映了整个心室肌的除极和复极过程，在体表记录还受多种因素的影响，而微电极记录的AP是单个心肌细胞的除极与复极，其检查较心电图直接敏感而局限，因此注射硒大鼠APD改变较Q—T间期更明显。
另外，4组大鼠T波电压均降低，并且组间无差异,此改变可能与鼠龄有关，鼠龄越长T波电压越低。本文提出的硒对心肌电生理效应的影响，对于硒防治心肌病有重要意义。
, 百拇医药
参考文献
[1] 于维汉主编.中国克山病及其防治研究[M].北京：中国环境科学出版社，1987，167-179.
[2] 苗成波主编.陕西克山病防治研究[M].西安：陕西科学技术出版社，1998，237-250.
[3] 王爱国，陈学敏，曹文清，等.低硒高镉对大鼠心肌损伤作用的研究[J].中华预防医学杂志，1994，28(2)：94-97.
[4] 相有章，宋术亮，边建朝，等.铬对低硒状态下心肌损伤的保护作用[J].营养学报，1996，18(4)：446-451.
[5] 陈莉华，南松柏.微量元素与扩张型心肌病[J].中华内科杂志，1987，26(3)：152-154.
[6] 相有章，赵力军，曹恒常，等.克山病心肌炎扩张型心肌病患者血清尿发中化学元素水平测定[J].中国地方病学杂志，1988，7(3)：167-170.
, 百拇医药
[7] 杨晓霞，富冀枫，宋术亮，等.氟硒对豚鼠心室肌细胞动作电位的影响[J].中国地方病学杂志，1995，14(5)：257-260.
[8] 李孝光，张灯成，明 祯，等.低硒对心室肌细胞动物电位的影响[J].中国地方病学杂志，1982，1(4)：215-217.
[9] Mainwood GW,McGuigan,JAS.Evidence for calcium current in the absence of external sodium in rat myocardium[J].Experientia,1975,360:67-69.
[10] Isenberg G,Rlokner U,Glycocalyx is not required for slow inward calcium current in isolated rat heart myocytes[J].Nuture,1980,284:358-360., http://www.100md.com
单位：山东省地方病防治研究所，山东 济南 250014
关键词：硒；Q—T间期；动作电位
中国地方病学杂志990608
[摘要] 目的 探讨硒对大鼠心电图及心肌细胞动作电位的影响。方法 对Wistar雄性大鼠腹腔内注射亚硒酸钠(2mg.kg-1.d-1)，连续9周，应用心电图和细胞内玻璃微电极技术，观察正常大鼠和阿霉素致心肌损伤大鼠心电图及心肌细胞动作电位的变化。结果 硒组心电图较实验前及对照组无变化(P>0.05)，心肌细胞复极达峰值电位50%所需时间(APD50)延长(P<0.05)。ADM组和硒+ADM组心电图Q-T间期及心肌细胞APD50、APD90较对照组及试验前均延长(P<0.01)。心率、静息电位(RP)、动作电位幅度(APA)及动作电位0相最大去极化速率(Vmax)无变化(P>0.05)。结论 硒能延长正常大鼠心肌细胞APD50，不能逆转阿霉素心肌损伤大鼠APD50、APD90及Q—T间期延长。此结果对于心肌病的防治具有重要意义。
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[中图分类号] Q424 [文献标识码] A [文章编号]1000-4955(1999)06-0425-04
Effects of selenium on electrocardiogram and action potential in rats
XIANG You-zhang,YANG Xiao-xia,SONG Shu-liang,et al
(Shandong Institute for prevention and Treatment of Endemic Disease,Jinan 250014,China)
[Abstract] Objective To understand effects of selenium (Se) on the electrocardiogram (ECG) and action potential (AP) in rats.Methods Wistar rats were given intraabdominal injection of Se (0.02mg.kg-1) once daily for 2 weeks and every other day for 7 weeks.After injection of Se the changes of Q_T interval and AP in healthy rats and rats with cardiomyopathy of adriamycin (ADM) were observed with ECG and the technique of intracelluar glass microelectrode recording.Results The action potential duration (APD50) of ventricular papillary muscle was prolonged (P<0.05) but Q-T interval of ECG was not changed in healthy rats after injection of Se.Both Q-T interval and APD(APD50,APD90) were all prolonged (P<0.05～0.01) in rats with cardiomyopathy of ADM after injection of Se.Se had no effects of the heart rate,restiong potential (RP),amplitude of action potential (APA) and the maximum depolarization rate of AP (Vmax).Conclusions Se could prolong APD50 but could not affect clearly Q-T interval in healthy rats.Se could not reverse changes of APD(APD50,APD90) and Q-T interval in rats with cardiomyopathy of ADM.The results are very significant for provention and treatment of cardiomyopathy.
, 百拇医药
[Key words] Selenium;Q-T interval;Action potential
硒与多种心脏疾病的发生发展有密切关系。克山病发生于低硒地区，硒是克山病发病的主要因素[1]，补硒能使克山病的发病显著减少[1，2]。硒对低硒实验性心肌损伤有保护作用[3，4]。扩张型心肌病、心肌炎等患者内环境低硒[5，6]。研究表明：硒对心肌损伤的保护作用主要是通过增加抗氧化功能，使心肌免受损伤。硒作为离子，对心肌电生理效应也引起人们的关注[7，8]。本实验对大鼠注射亚硒酸钠，应用心电图和心肌细胞内玻璃微电极技术，观察硒对正常大鼠以及心肌损伤大鼠心肌电生理的影响。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 动物：选用Wistar雄性大鼠，体重180±20g，由山东省试验动物中心提供。
, 百拇医药
1.1.2 药品：阿霉素(adriamycin ADM C27H27No11HCl)意大利产。每10mg用生理盐水稀释至50ml。亚硒酸钠(Selenium,Na2SeO3)，北京中联化工试剂厂生产。用生理盐水溶解，浓度为0.02mg/ml。
1.2 方法
1.2.1 实验分组：56只大鼠随机分为4组，对照组、硒组、阿霉素组(ADM组)及硒+ADM组，每组14只。
1.2.2 给药方法：硒组及硒+ADM组腹腔内注射硒(2mg.kg-1)，每日1次，2周后改为隔日1次，连续7周，共9周。硒+ADM组注射硒的同时，于第15天ADM(2mg.kg-1)尾静脉注射，每周1次连续7周。对照组及ADM组注射生理盐水，于第15天ADM组注射ADM注射方法、剂量及时程同硒+ADM组。
, 百拇医药
1.3 实验观察
1.3.1 心电图记录：于硒注射前、注射后2及9周3次记录心电图。使用仪器日本光电公司6511心电图机，标准电压1mV=20mm,走纸速度50mm/sec,采用标准Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联。导联连接5cm针炙针穿刺四肢。观察指标心率、QRS波群、T波及Q—T间期。
1.3.2 动作电位记录：于第9周应用细胞内玻璃微电极行心肌细胞动作电位检查。
标本制备 用纯器击昏动物，迅速剖胸取出心脏，置于36℃充氧台氏液的玻璃器皿中剪开心室，游离左室乳头肌，将标本固定在心肌灌流槽内。用充以95%O2和5%CO2，温度36.5±0.5℃，速度5ml/min的正常台氏液内灌流。标本稳定1小时后开始实验。
台氏液成份(mmol/L):NaCl137.4,NaHCO3 23.8,NaH2PO40.9,KCl 15.4,MgCl20.5,CaCl2 1.8，葡萄糖10.1，pH7.4±0.1。
, 百拇医药
仪器 刺激电极为直径0.5mm Ag-AgCl双银质电极，脉冲波宽为0.6ms，强度为阈值1.5倍，频率1Hz。记录电极为内充3mol/L KCl的玻璃微电极，电极电阻为10～20M，用微操纵器将电极插入心肌细胞内，记录跨膜电位。通过MZ—820型微电极放大器将动物电位一路输至SR54超低频双线示波器上线，一路经微分后，输入示波器下线。每只动物心脏观察5个心肌细胞。
观察指标 所取信号清晰稳定后，摄片记录，经阅读器测量分析。观察指标为静息电位(RP)、动作电位幅度(APA)、动作电位时程(APD)、动作电位0相最大去极化速率(Vmax)。
对各组计量资料作统计学处理，并用t检验进行差异显著性测定。
2 结果
大鼠心电图及心肌细胞动作电位变化(表1、表2)。
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2.1 硒对大鼠心电图的影响 对照组、硒组、ADM组及硒+ADM组第2周T波电压有下降趋势，第9周时显著降低(P<0.01)，4组间无差异(P>0.05)。硒组Q—T间期较实验前及对照组无变化(P>0.05)，ADM组及硒+ADM组第9周显著延长(P<0.01)，较对照组硒组也延长(P<0.01)。心率、QRS波群电压及时限无变化(P>0.05)。
2.2 硒对大鼠心肌细胞动作电位的影响 注射硒9周时，硒组APD50较对照组延长(P<0.05)，其他各指标无变化(P>0.05)。ADM组及硒+ADM组APD50及APD90均较对照组明显延长(P<0.05～0.01)，较硒组也延长(P<0.05～0.01)，其他各指标无变化。
表1 硒对大鼠心电图的影响(
±s) 组别, 百拇医药
例数
心率
(次/分)
QRS电压
(Mv×10-2)
T电压
(Mv×10-2)
QRS时限
(mS)
Q_T间期(mS)
对照组
(A)
, 百拇医药
14
实验前
实验2周
实验9周
366±39
385±50
426±87
47±9
38±9
43±10
36±9
32±9
26±6**
, 百拇医药
27.0±2.5
27.0±2.5
26.5±2.5
90.5±3.5
89.5±2.5
90.0±4.5
硒组
(B)
14
实验前
实验2周
实验9周
372±49
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372±49
382±52
46±9
45±9
39±10
36±8
26±7
23±6**
28.0±3.0
27.0±2.9
28.0±3.1
91.0±3.5
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90.0±2.7
89.0±3.9
ADM组
14
实验前
实验2周
实验9周
358±55
361±48
380±49
44±8
42±7
45±11
, 百拇医药
37±6
33±7
28±10**
28.5±2.0
28.0±1.5
31.5±2.5
89.0±4.0
86.5±4.5
99.5±6.0
(C)
硒+ADM组
, 百拇医药
(D)
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实验前
实验2周
实验9周
370±40
374±42
398±51
45±10
39±9
40±10
38±10
35±9
, 百拇医药
26±7**
28.5±2.5
27.5±2.5
29.0±2.5
90.0±4.5
91.5±5.5
99.5±5.0
实验前后比较：*P<0.05，**P<0.01；B，C，D与A组比较：△△P<0.01；C与D组比较P<0.05
P<0.01表2 硒对大鼠心肌细胞动作电位的影响(±s) 组别, 百拇医药
例数
RP(Mv)
APA(Mv)
APD50(mS)
APD90(mS)
Vmax(v/s)
对照组(A)
硒组(B)
ADM组(C)
硒+ADM组(D)
14
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14
14
78.9±2.3
79.3±5.7
76.8±4.2
76.8±3.9
105.5±5.0
104.2±5.0
102.5±7.1
103.4±6.6
11.6±1.8
13.2±1.7*
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19.4±5.5
18.1±3.9
44.5±9.0
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57.1±12.1**
54.8±10.8
276.3±43.4
296.8±40.5
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258.0±46.5
275.5±25.4
实验前后比较：**P<0.01；B，C，D与A组比较：△△P<0.01；C与D组比较
P<0.05 P<0.013 讨论
克山病病区人群服硒后克山病的发病显著减少[1，2]。克山病患者常伴有多种异常心电图，随着其发病减少，异常心电图的检出也减少。这种改变是硒对心肌电生理间接和直接作用的结果。硒通过增加抗氧化酶GSH-Px活性改善抗氧化功能，保护心肌免受损伤维持正常电活动，这是硒对心肌电生理的间接影响。实验证明台氏液加硒灌流豚鼠乳头肌，心肌细胞APD延长[7]，硒通过影响细胞膜两侧离子流动产生的心肌电生理效应，是硒对心肌电生理的直接影响。APD延长，可影响心肌传导性，有利于心律失常的改善。本实验结果表明，硒能使正常大鼠心肌细胞APD50延长，心电图Q—T间期没有明显改变，对阿霉素心肌病大鼠APD和Q—T间期的延长无影响。由于硒能延长APD，因此不能逆转心肌损伤时APD和Q—T间期延长。
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硒引起Q—T间期延长和APD50延长，而APA及Vmax无变化证实硒影响心肌复极导致Q—T间期延长。正常情况下大鼠心肌细胞动作电位除极相是快速钠内流的结果，复极相主要是钾的外流，复极相平台期与钙内流有关[9，10]，硒延长APD，APD50较APD90更明显，可能硒影响了钙的内流和钾的外流。Q—T间期和APD均反映心肌的除极和复极过程，硒延长正常大鼠APD，而Q—T间期无变化。由于心电图记录的电活动是心脏瞬时综合向量在心电图导联轴上的投影，Q—T间期反映了整个心室肌的除极和复极过程，在体表记录还受多种因素的影响，而微电极记录的AP是单个心肌细胞的除极与复极，其检查较心电图直接敏感而局限，因此注射硒大鼠APD改变较Q—T间期更明显。
另外，4组大鼠T波电压均降低，并且组间无差异,此改变可能与鼠龄有关，鼠龄越长T波电压越低。本文提出的硒对心肌电生理效应的影响，对于硒防治心肌病有重要意义。
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