Diltiazem N-oxide是一种新型的缺血激活前药，能够在不产生靶外不良效应的情况下预防缺血引起的室性颤动。

《British Journal of Pharmacology》：Diltiazem N-oxide, a novel ischaemia-activated prodrug, prevents ischaemia-induced ventricular fibrillation without off-target adverse effects

　　

背景与目的：冠心病中的室性纤颤（VF）占心源性猝死的70%。研究人员检测了Diltiazem N-oxide（DNO）是否具有缺血选择性抗心律失常活性。 实验方法：采用随机、盲法实验，在大鼠离体心脏和麻醉大鼠中，以Diltiazem作为阳性对照，测定DNO的抗心律失常有效性、不良反应（ADR）谱及作用机制。将具有抗心律失常活性的最低浓度与无ADR的最高浓度的比值定义为转化治疗指数（TTI）。 主要结果：在Langendorff灌注心脏中，Diltiazem（100 nM–6 μM）和DNO（1 μM–6 μM）降低了缺血诱导的VF发生率。Diltiazem引起血管舒张（≥100 nM）、房室（AV）传导阻滞（≥3 μM）和负性肌力作用（≥3 μM），TTI ≤ 1；而DNO无任何不良反应（TTI > 6）。对灌注1 μM DNO心脏的超高液相色谱-串联质谱（UHPLC–MS/MS）分析显示，在缺血而非常氧条件下，DNO几乎完全转化为Diltiazem。磷-31核磁共振波谱（31P NMR）显示缺血诱导的细胞内酸中毒、β-ATP和磷酸肌酸（PCr）降低，而1 μM Diltiazem或1 μM DNO均不影响这些指标。在麻醉大鼠中，Diltiazem（2 mg·kg?1+ 0.2 mg·kg?1·min?1）和DNO（6.5 mg·kg?1+ 0.65 mg·kg?1·min?1）预防了缺血诱导的VF，其中Diltiazem引起了AV阻滞和心动过缓，而DNO未引起ADR。 结论与意义：DNO在缺血心肌组织中特异性转化为Diltiazem，模拟了后者对VF的作用，但无相关ADR。两种药物均不影响心脏能量代谢。

论文解读

本研究聚焦于冠心病（CHD）患者面临的主要威胁——心肌缺血诱发的室性纤颤（VF），该病占心源性猝死（SCD）的70%。尽管现有的钙通道阻滞剂Diltiazem被证实能有效抑制缺血诱导的VF，但其临床应用受到严重限制，原因在于其治疗窗口极窄，有效剂量往往伴随着严重的脱靶不良反应（ADR），如血管舒张导致的低血压、房室（AV）传导阻滞及负性肌力作用。为了解决这一困境，研究人员提出了“缺血激活前药”的策略，旨在通过化学修饰，使药物仅在缺血心肌区域被还原激活，从而实现局部治疗，规避全身毒性。在此背景下，研究人员设计并验证了Diltiazem N-oxide（DNO）作为一种新型的缺血选择性抗心律失常前药，相关研究发表于《British Journal of Pharmacology》。

为实现这一目标，研究人员构建了一系列严谨的实验体系。关键技术方法包括：利用大鼠Langendorff离体灌注心脏模型评估药物对缺血诱导VF的预防效果及冠脉流量、PR间期等ADR指标，计算转化治疗指数（TTI）；采用超高液相色谱-串联质谱（UHPLC–MS/MS）技术定量分析心肌组织中DNO向Diltiazem的转化效率；运用磷-31核磁共振波谱（³¹P NMR）和氢-1核磁共振（¹H NMR）代谢组学技术分析心脏能量代谢物变化；并在麻醉大鼠体内模型中进一步验证药物的抗心律失常效能及安全性。

研究结果显示：

3.1 DNO抑制缺血诱导的VF且无Diltiazem的ADR

在离体心脏实验中，DNO（≥1 μM）和Diltiazem（≥100 nM）均能同等程度地降低30分钟局部缺血期间VF的发生率。然而，Diltiazem在所有测试浓度下均引起冠脉血管扩张，高浓度时诱发AV阻滞和窦性心动过缓；相比之下，DNO在任何测试浓度下均未影响冠脉流量、心率或传导间期，也未诱发AV阻滞。通过左心室发展压力-Starling曲线斜率的分析发现，3 μM Diltiazem表现出显著的负性肌力和负性松弛力效应，而6 μM DNO则对收缩功能无任何影响。据此计算，Diltiazem的TTI ≤ 1，而DNO的TTI > 6。

3.2 关键发现在体内得到重现

在麻醉大鼠模型中，对照组缺血期间VF发生率为100%，DNO和Diltiazem均将其降至0%。Diltiazem组出现了显著的心动过缓、PR间期延长及100%的AV阻滞，而DNO组在发挥同等抗心律失常效力的同时，未引起任何心电图参数的改变或AV阻滞。

3.3 DNO和Diltiazem均不影响缺血期间的心脏能量代谢

通过³¹P NMR分析发现，虽然全局缺血导致了预期的细胞内pH值下降、无机磷（P_i）积累以及β-ATP和磷酸肌酸（PCr）的减少，但1 μM DNO或1 μM Diltiazem干预并未改变这些能量代谢指标。术后¹H NMR代谢组学分析也显示，在缺血第25分钟时，两组药物的代谢谱无显著差异。这表明DNO的抗心律失常作用并非源于改善心脏能量代谢，而是直接的电生理效应。

3.4 DNO在缺血心肌中转化为Diltiazem

UHPLC–MS/MS对心肌组织的分析揭示了DNO的作用机制。在灌注DNO的常氧对照组心脏中，主要检测到DNO；而在经历15分钟无流全局缺血（缺氧）的心脏中，DNO几乎完全消失，同时Diltiazem显著增加，证实了DNO在缺血环境下的特异性生物还原激活。

讨论与结论

研究人员指出，DNO的成功开发证明了缺血激活前药策略的可行性。DNO在离体和体内模型中均表现出优于Diltiazem的TTI，解决了Diltiazem因低TTI导致临床试验失败（无法在不引发低血压和传导阻滞的前提下达到有效血药浓度）的难题。机制研究表明，DNO通过内源性氧化还原酶在缺血组织中被还原为Diltiazem，特异性阻断L型钙电流（I_CaL），从而抑制依赖钙离子介导的缓慢传导及折返性心律失常，且这一过程不涉及心脏能量底物的改变。

研究结论强调，DNO作为一种新型的缺血激活抗心律失常前药，能够在不引起血管舒张、传导阻滞或心功能抑制的情况下，有效预防缺血诱导的VF。这一发现为开发用于预防心源性猝死的广泛适用型药物提供了新的范式，有望像他汀类药物一样，成为心血管疾病初级预防的有力工具。