心肌细胞晚钠通道的四种开放模式及其对动作电位的影响

应用膜片箝技术记录豚鼠游离心室肌细胞钠通道电流,发现晚钠通道电流可分为四种开放模式;单个短暂开放,散在开放,长时间长放和爆发型开放。它们的开放机率不一样,其中爆发型的机率为１／２０００,其开放时间常数比前三种大。离细胞体的小片膜电压箝制实验中,亦可观察到晚钠通道的这四种开放模式,它们均可被ＴＴＸ使波动现象基本消失,动作电位时程和有效不应期缩短,静息电位增加,表明晚钠通道的活动在动作电位平台期的形成     

游离心肌细胞晚钠通道爆发型开放模式的电位依赖性

应用膜片箝技术记录豚鼠游离心室肌细胞钠通道电流,发现除极可引起晚钠电流爆发型开放,而复极可终止爆发型活动。爆发型模式的通道电流不仅有浓度依赖性和电位依赖性,其开放时间常数也随箝制电位变正而增大。多步阶梯式除极和斜线除极的实验结果首次表明电位变化愈迅速、除极步数愈多,爆发型出现的机率也就愈高。     

心室钾通道电流对室性心律失常的影响及调控

本文采用犬心室外膜细胞模型,仿真模拟了不同剂量药物阻滞钾通道电流(iKr和iKs)对室性心律失常产生的影响及调控作用。结果发现,适当阻滞钾电流可减轻室性心律失常,甚至使心律恢复正常。然而,若药物剂量使用过大,过度阻滞钾电流,则会引起早期后除极(earlyafterdepolarization,EAD)的产生,导致室性心律失常症状的加重。此时,我们可以通过调节细胞外钠离子浓度([Na+]o)和晚钠电流(iNaL)等方法来减轻或消除这种负面影响。     

严重烫伤延长大鼠心室肌细胞动作电位时程的机制

严重烫伤引起心肌细胞动作电位时程（action potential duration,APD）延长,通过加重烫伤心肌细胞钙紊乱和诱发室性心律失常,促进烫伤心功能障碍的发生,但APD延长的机制尚不清楚。通过制作约40％体表面积（total body surface area,TBSA）Ⅲ度烫伤大鼠模型,在伤后12h大鼠心功能明显减弱时分离其心肌细胞,采用膜片钳技术观察心肌细胞APD以及动作电位复极化相关的重要离子通道电流,包括瞬间外向钾电流（transient outward K^＋ current,Ito）,L-型钙电流（L-type Ca^2＋ current,ICa-L）和内向整流钾电流（inward rectifier K^＋ current,IK1）。结果显示,烫伤后12h单个心肌细胞APD明显延长,APD50和APD90在烫伤组分别为（46．02±3．78）ms、（123．24±12．48）ms（n=19）,明显长于对照组的（23．28±4．85）ms、（72．12±3．57）ms（n=17）（P〈0．01）。烫伤引起,Ito电流密度降低,＋60 mV下烫伤组的电流密度（20．39±1．98）pA／pF（n=25）明显低于对照组的（34．15±3．78）pA／pF（n=20,P〈0．01）;烫伤组在-120至-80mV电压刺激下所产生的IK1电流密度显著低于对照组：而两组之间ICa-L电流密度、电压依赖性的激活和失活无显著性差异。结果提示,烫伤引起心肌细胞APD延长的机制与瞬间外向钾通道和内向整流钾通道功能下调有关。     

尿素通道蛋白B基因敲除小鼠心脏电生理特性的改变

目的:研究尿素通道蛋白B(UT-B)基因敲除对小鼠心脏电生理特性的影响。方法:使用常规的心电图、心肌细胞动作电位记录方法和膜片钳实验技术。结果:①UT-B基因敲除小鼠30%发生了不同程度的心律失常,而对照组的野生C57小鼠无一例发生心律失常。②基因敲除小鼠心室肌细胞动作电位幅值(APA)及最大除极速度(Vmax)明显受到抑制(P<0.05),而心室肌细胞动作电位复极50%、90%时程(APD50、APD90)和正常对照组比明显延长(P<0.05)。③基因敲除小鼠心室肌细胞膜上钠离子通道电流幅值和对照组比明显降低(p<0.01)。结论:UT-B基因敲除可以导致小鼠心脏电生理特性发生改变。     

室性心律失常的基因诊疗

在一些发达国家,心脏骤停已成为最主要的死亡原因.快速性室性心律失常是导致心脏骤停最主要的原因,且快速性室性心律失常会增加结构性心脏病患者发病的风险.通过药物和器械治疗方法,存在较大的局限性.心脏电活动的细胞基础是动作电位.动作电位是由于时间和电压依赖性激活各种钠、钙和钾离子通道和泵产生的.心律失常机制包括折返,自律性异常和触发活动.折返是在组织水平发生的.异常的自动性和触发活动是细胞现象,能够存在于单个心肌细胞或细胞群.心律失常的发生就是上述电冲动传播从这个局部激动由细胞间传导至更多的心肌中.故研究人员提出开展基因治疗心律失常替代现有的治疗方法.在本文中,我们讨论应用基因治疗快速性室性心律失常的基本机制并总结方法.     

海葵毒素对心肌钠通道开放模式、动作电位及心电图QT间期的影响

应用膜片箝技术记录游离豚鼠心肌细胞钠通道电流, 细胞内微电极技术记录心室乳头肌的动作电位和心电图机记录豚鼠的心电图。使用与心肌细胞钠通道有高度亲和力的海葵毒素(sea anemone toxin, ATXⅡ)改变钠通道开放的动力过程, 从三个水平来研究钠通道、动作电位、心电图变化的关系, 并试图探讨长QT综合征(long QT syndrome, LQTs)的发病机制。结果显示: ATXⅡ使钠通道的开放频率增加, 钠通道中“长时间开放模式”的开放时间常数增大, 动作电位的持续时间APD50和APD90也分别增加了23%和27%。 ATXⅡ使动物心电图QT间期延长18.6%, QTc (校正的QT间期)增大18.9%。这些结果提示, 钠通道动力过程的变化对动作电位和心电图QT间期有重要影响, 钠通道功能或结构的变异可能是临床上部分长QT综合征产生的原因。     

柯萨奇B3病毒对心肌细胞离子通道电流的影响

目的 :探讨柯萨奇B3病毒 (coxsackievirusB3,CVB3)对大鼠心肌细胞离子通道的影响 ,以了解病毒感染导致细胞电生理活动异常的机理。方法 :酶消化法获得单个心肌细胞后利用膜片钳全细胞电流记录技术观察CVB3对L型钙通道电流、钠通道电流、外向钾电流和内向整流性钾电流的影响。结果 :CVB3感染使L型钙通道电流、外向钾电流增加 ,内向整流性钾电流减小 ,对钠通道电流无明显影响。结论 :CVB3对L型钙通道电流、外向钾电流和内向整流性钾电流的影响可能是病毒感染后细胞损伤和产生异常电活动的原因。     

氧自由基致豚鼠心室肌细胞跨膜电位变化的离子电流基础

目的：旨在提示氧自由基参与缺血／再灌注性心委失常发生的离子电流基础。方法：采用膜片钳全细胞式记录技术,观察Ｈ２Ｏ２（１ｍｍｏｌ／Ｌ）对豚鼠心室肌细胞跨膜电位和相关离子电流的影响。结果：Ｈ２Ｏ２使豚鼠心肌单细胞的静息电位（ＲＰ）降低,动作电位时程（ＡＳＤ）显著缩短,对动作电位幅度（ＡＰＡ）和超射（ＯＳ）及钠电流的峰值（ＩＮａ）均无明显影响;明显抑制内向整流钾电流（ＩＫ１）,尤其在超极化时;增强延迟外     

白介素1β抑制培养的大鼠皮层神经元钠电流峰值和动作电位幅度

白介素1β(interleukin-1β,IL-1β)是重要的促炎细胞因子,在中枢神经系统的生理学和病理学过程中发挥关键作用。电压门控钠通道是可兴奋细胞电学活动的基础,控制神经元的兴奋性和动作电位。最近的研究又显示了IL-1β与电压门控通道之间的相互作用。为考察中枢神经元中IL-1β与电压门控钠通道之间的相互作用,本研究使用10ng/mL的IL-1β处理培养的大鼠皮层神经元24h,通过电压钳技术测定电压门控钠电流,结果表明IL-1β处理抑制钠电流幅度,但不改变其激活和失活性质。与电压钳记录结果相一致,电流钳记录表明IL-1β降低动作电位幅度但不影响阈值。这些结果显示长时间的IL-1β处理可以抑制电压门控钠电流,这种抑制作用减小了动作电位幅度,这可能改变神经元的电学性质、突触传导等基本功能,并提示了IL-1β在神经系统损伤和疾病中作用的新的思路。     

海葵毒素对心肌钠通道开放模式，动作电位及心电图QT周期的影响

应用膜片箝技术记录游离豚鼠心肌细胞的钠通道电流,细胞内微电极技术记录心室乳头肌的动作电位和心电图机记录豚鼠的心电图,使用与心肌;细胞钠通道有高度亲和力的海葵毒素（sea anemone toxin,ATXⅡ）改变钠通道开放的动力过程,从三个水平来研究钠通道,动作电位,心电图变化的关系,并试图探讨长QT综合征（long QT syndrome,LQTs)的发病机制,结果显示,ATXⅡ使钠通道的开放频率增加,钠通道中“长时间开放模式”的开放时间常数增大,动人电位的持续时间APD50和APD50也分别增加了23％和27％,ATXⅡ使动物心电图QT间期延长18．6％,QTc(校正的QT间期）增大18．9％,这些结果提示,钠通道动力过程的变化对动作电位和心电图QT间期有重要影响,钠通道功能或结构的变异可能是临床上部分长QT综合征产生的原因。     

肌苷对缺氧心肌跨膜电位和收缩强度的影响

本工作在正常和缺氧情况下,观察肌苷对豚鼠心室乳头肌跨膜电位和收缩强度的影响。结果表明肌苷使正常心肌细胞动作电位时间(APD_(10)、APD_(50)延长。在缺氧心肌,肌苷使细胞静息电位增大,动作电位去极化幅度增高,零期最大去极化速度加快和动作电位时间延长。肌苷增加正常心肌收缩力,使缺氧心肌收缩的衰减显著缓和,亦即使收缩功能改善,且表现剂量-依从性。肌苷对心肌细胞跨膜电位的影响提示它很可能有抗心律失常作用,特别是在缺氧心脏。肌苷对离休乳头肌收缩的影响,证明其对心肌有直接的强心作用。     

白介素1β对大鼠皮层神经元钠电流的急性作用

白介素1β(Interleukin-1β,IL-1β)是重要的促炎细胞因子,在多种中枢神经系统的损伤和疾病过程中发挥关键作用。电压门控的钠通道是神经元中最重要的离子通道之一,是产生再生性动作电位的基础,决定了神经元的兴奋性等电学性质,也与多种中枢疾病过程相关。然而,现在还没有直接关于IL-1β与中枢钠通道的相互关系的研究。在该研究中,使用全细胞膜片钳记录测定了IL-1β对培养的皮层神经元钠电流的急性作用,并分析了由此对动作电位的影响。结果显示,IL-1β对钠电流幅度只有较小的抑制,而显著降低钠通道的半激活电压,不改变激活的斜率因子和失活性质,这个作用引起动作电位阈值显著降低。这些结果提示在损伤和疾病过程中,快速释放的IL-1β可能会增加神经元兴奋性,从而恶化神经损伤过程。     

脊神经损伤后钠电流的变化及其离子通道机制

目的:检测脊神经切断大鼠背根节(DRG)神经元重复放电能力和钠电流的变化,并研究介导其电流变化的钠通道亚型的表达情况。方法:脊神经切断术后2～8d慢性痛大鼠模型背根节急性分离,对中等直径DRG神经元运用全细胞膜片钳技术记录神经元放电和钠电流的变化。对背根节神经元进行RT-PCR检测,分析其钠通道亚型的表达情况。结果:电流钳下,实验组DRG神经元在电流刺激下产生重复放电,而对照组神经元多诱发单个动作电位,电压钳记录发现实验组背根节神经元快钠电流和持续性钠电流幅值均明显大于对照组,PCR结果显示,Nav1.3、Nav1.7和Nav1.8通道亚型mRNA表达显著增高。结论:钠通道介导了脊神经受损模型的DRG神经元兴奋性增高,持续性钠电流可能通过调节阈下膜电位振荡的产生调节神经元兴奋性。     

脊神经损伤后钠电流的变化及其离子通道机制

目的：检测脊神经切断大鼠背根节（DRG）神经元重复放电能力和钠电流的变化,并研究介导其电流变化的钠通道亚型的表达情况。方法：脊神经切断术后2～8d慢性痛大鼠模型背根节急性分离,对中等直径DRG神经元运用全细胞膜片钳技术记录神经元放电和钠电流的变化。对背根节神经元进行RT-PCR检测,分析其钠通道亚型的表达情况。结果：电流钳下,实验组DRG神经元在电流刺激下产生重复放电,而对照组神经元多诱发单个动作电位,电压钳记录发现实验组背根节神经元快钠电流和持续性钠电流幅值均明显大于对照组,PCR结果显示,Nav1.3、Nav1.7和Nav1.8通道亚型mRNA表达显著增高。结论：钠通道介导了脊神经受损模型的DRG神经元兴奋性增高,持续性钠电流可能通过调节阈下膜电位振荡的产生调节神经元兴奋性。     

兔前腔静脉心肌细胞动作电位和非特异性阳离子通道电流特性的研究

作为阵发性房颤的另外一个重要异位兴奋灶的起源部位,与右心房相比,上腔静脉有着独特的电生理学特性．本实验中,通过对兔的前腔静脉观察发现,在不同刺激频率下,前腔静脉心肌细胞APD90明显大于右心房;右心房和前腔静脉心肌细胞均可出现传导阻滞;少数前腔静脉心肌细胞可出现类似起搏细胞的慢反应动作电位与早期后去极化（EAD）．进一步对去极化的电流进行分析时,实验证明,兔右心房和前腔静脉心肌细胞均存在一种特殊的离子通道电流：非特异性阳离子通道电流（nonselective cation current,NNs）;前腔静脉的,NNs峰值电流密度小于右心房;去除细胞外二价阳离子和葡萄糖的灌流液可激动这种INs;在右心房心肌细胞上阻断INs,动作电位时程明显增大;在前腔静脉心肌细胞上激动INs,动作电位时程缩短．结果表明,前腔静脉心肌细胞具有异位激动能力及传导阻滞的条件;兔右心房和前腔静脉心肌细胞的动作电位时程的大小存在显著差异,部分由于氐。在二者之间分布的差异所致;INs的激动剂或阻滞剂可以影响兔右心房或前腔静脉心肌细胞动作电位时程,从而可能影响前腔静脉出现早后去极化和电传导阻滞的发生．兔心房上的INs与TRPC3通道非常近似,它在阵发性心房颤动机制中可能起到一定的作用．     

慢性低氧对豚鼠右室心肌细胞钙、钾电流的影响

采用全细胞膜片箝技术,分别记录并比较正常对照组与慢性低氧组豚鼠单个右室心肌细胞的膜电容、L型钙电流和延迟整流钾电流峰值和电流-电压关系曲线,以探讨慢性低氧对豚鼠右室心肌细胞L型钙电流和延迟整流钾电流的影响。结果表明,上述两组细胞膜电容分别为（155±13．2）pF、（179±14,8）pF,低氧组显著大于正常对照组（P＜0．01）;L型钙电流峰值分别为（1．07±0．21）nA和（0．99±0．17）nA,两组之间无显著差异;在-20mV至＋20mV,慢性低氧组L型钙电流密度较正常对照组显著下降（P＜0．05）。在＋月mV至＋60mV之间,慢性低氧组豚鼠右室心肌细胞延迟整流钾电流幅度均小于正常对照组;在-20mV至＋60mV之间,慢性低氧组豚鼠右室心肌细胞延迟整流钾电流密度明显低于正常对照组。可见慢性低氧能使豚鼠右室心肌细胞膜电容增加,L型钙电流幅度不变,但L型钙电流密度下降;同时慢性低氧降低豚鼠右室心肌细胞延迟整流钾电流幅度和密度。     

葛根素对大鼠心室肌细胞动作电位及钾通道电流的影响

目的:观察葛根素对大鼠心室肌细胞动作电位及钾通道电流的影响。方法:用常规微电极方法记录大鼠心室肌细胞动作电位,用全细胞膜片钳技术记录游离心室肌细胞钾离子流。结果:不同浓度的葛根素均能延长大鼠心室肌细胞动作电位时程(APD)及抑制内向整流钾电流,具有明显的浓度依赖关系。结论:葛根素延长APD,抑制内向整流钾电流,可能是其抗心律失常的机制。     

钠通道及其相关疾病综合征

钠通道是分布于可兴奋性细胞膜上的一种重要的阳离子通道,其开放控制着动作电位的去极化相,并积极参与了细胞的兴奋、收缩、分泌和突触传递等高度有序的特异性功能。最近研究表明许多困扰人类的家族性遗传病就是因为钠通道发生了基因突变而引起的。简要地综述了钠通道的结构及其目前已发现的相关疾病综合征。并描述了从动物毒素中获取治疗药物的应用前景。     

尿素对小鼠体表心电图和心室肌细胞钠离子通道电流的影响

目的：观察尿素对小鼠体表心电图和心室肌细胞钠离子通道电流的影响。方法：使用常规的心电图记录方法和膜片钳实验技术,分别记录小鼠体表心电图和心室肌细胞钠离子通道电流。结果：尿素可以使小鼠心率明显减慢（P〈0．01）,呈浓度依赖性,低、中、高三个剂量组的心率分别由给药前的（612±27、615±23、619±26）b·min^-1下降到给药后的（556±29、469±37、378±48）b·min^-1,并且中、高剂量组发生了不同程度的传导阻滞性心律失常;尿素对小鼠心室肌细胞钠电流有明显的抑制作用（P〈0．05）,钠电流分别由给药前的（8．76±0．91、8．87±1．01、8．77±0．96）nA降低到给药后的（7．32±0．68、5．69±0．64、4．58±0．57）nA,呈浓度依赖性。结论：尿素可以通过抑制心室肌细胞钠电流使小鼠发生传导阻滞性心律失常。