基于心脏电生理模型的心律失常机制研究进展

揭示发病机制是心律失常诊断、治疗、药物研发和设备设计的关键.整合当前在心脏分子生物学、生物化学、生理学及解剖学方面的最新成果,构建从离子通道、心肌细胞、心肌纤维、心肌组织、心脏器官到躯体各个层次的多尺度多模态心脏电生理模型,用于系统研究微观局部变化发生、发展、转化为宏观心律失常表现的过程,将彻底改变传统从基因突变、蛋白质表达、细胞电生理、临床表现单独研究心律失常的方式,实现微观与宏观研究的统一,使心脏电生理模型成为系统研究心律失常发病机制的有力手段.本文综述了心脏电生理模型的构建方法和研究进展,讨论了多尺度心脏电生理模型在揭示心律失常机制研究中的作用和地位,给出了基于心脏电生理模型心律失常研究的挑战和重要发展方向.     

前言

<正>心律失常是临床上常见的心血管疾病,心律失常起源于心脏电脉冲的反常性发放和电活动的转导异常。心律失常减损心脏的机械舒缩功能,影响心脏的泵血,严重时可导致休克、心力衰竭或者心源性猝死。心律失常影响了患者的生活质量,并对社会造成了严重的经济负担。心律失常的诊治已取得了长足进展,但令人遗憾的是,心律失常的发生机制、预警预报和干预仍然面临重大挑战。迄今为止,心房颤动、致命性心律失常等心律失常的发生机制     

白细胞介素-2对离体大鼠心脏的作用及其机理

本实验研究免疫调节因子IL-2对心脏的生物学作用及其机制.实验结果显示,hrIL-2增加离体心脏的室性早搏个数,增加心率,影响左室发展压、左室舒张末压和冠脉流量;热失活的hrIL-2对心脏无作用;Ryanodine预处理不改变hrIL-2的致心律失常作用和增加心率的作用,但取消了hrIL-2增加左室发展压、左室舒张末压和冠脉流量的作用;Nifedipine和低钙均取消了hrIL-2的致心律失常作用,部分取消了hrIL-2增加心率、左室发展压、左室舒张末压和冠脉流量的作用.结果提示,IL-2可导致离体心脏心律失常和正性变时变力作用,其心脏作用与其正常的空间结构有关,作用机制涉及跨膜内流钙和胞浆内钙.     

斑马鱼缓慢性心律失常模型的构建

目的 建立一种简单易行、重复性好的斑马鱼缓慢性心律失常模型及其评价体系。方法 选用24 hpf的野生型和心脏标记绿色荧光蛋白的转基因斑马鱼,分别用不同浓度的维拉帕米、普罗帕酮、美托洛尔、胺碘酮、美西律干预48 h,检测斑马鱼生存率、心率、心博量、心输出量、射血分数、心室舒张期和收缩期面积差值、静脉窦与动脉球(SV-BA)间距等心脏功能和心脏毒性评价指标。结果 药物毒性的评价中,半数致死浓度(IC₅₀)排序为普罗帕酮<美西律<胺碘酮<美托洛尔和维拉帕米。维拉帕米显著降低斑马鱼心率、心输出量、射血分数及心室舒张期和收缩期面积差值,增加SV-BA间距;普罗帕酮降低斑马鱼心率及心输出量;美托洛尔降低斑马鱼心率;胺碘酮降低斑马鱼心率,增加SV-BA间距;美西律增加SV-BA间距。结论 维拉帕米、普罗帕酮、美托洛尔、胺碘酮均可制备斑马鱼缓慢性心律失常模型,其中维拉帕米效果最佳。本研究提出运用维拉帕米等抗心律失常药物构建缓慢性心律失常斑马鱼模型,并建立了相应的评价指标,对缓慢性心律失常的研究及药物研发均具有重要的意义。     

缓慢性心律失常发病机制研究进展

缓慢性心律失常作为临床上一种常见症状,其发病机制备受关注,本文主要论述自主神经及心脏细胞膜表面跨膜离子通道对心脏节律的调节作用。自主神经包括迷走神经和交感神经,迷走神经兴奋时可通过增加乙酰胆碱的释放而减慢心率;交感神经抑制时则可通过减少去甲肾上腺素的释放而减慢心律。心脏自律细胞、工作细胞膜表面跨膜离子流处于动态平衡是保证心脏正常起搏、传导的电生理学基础。SCN5A、Cav1.2、Cav1.3、HCN4等是编码心脏细胞膜表面离子通道的基因,其编码的离子通道对心脏节律有重要影响。本文就缓慢性心律失常发病机制研究进展进行综述。     

人诱导多功能干细胞分化的心肌细胞在心律失常建模中的应用

心律失常涉及多种心脏离子通道,理想的研究模型应能够表达各种通道,构成完整的动作电位,更好揭示心律失常复杂的机制。与成熟的人心脏电活动相比,异源表达体系或动物模型不可避免地存在较大差异。自体来源的人诱导多功能干细胞分化的心肌细胞(human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes,hiPSC-CMs)建立的研究模型,在体外近乎完全地复制了心脏电生理活动特性,为疾病的研究搭建了广阔的平台。该文概述了以hiPSC-CMs为工具建立的心律失常模型,希望为相关研究提供一定的参考意义。     

Sci Rep:研究发现不利用支架也构建出跳动的三维心脏组织

正心脏是非常复杂的。在一项新的研究中,来自加拿大约克大学的研究人员开发出一种方法来构建出同步跳动的三维心脏组织,这将导致更好地理解心脏健康和开发出改进的疗法。相关研究结果近期发表在Scientific Reports期刊上,论文标题为"Scaffold Free Bio-orthogonal Assembly of 3-Dimensional Cardiac Tissue via Cell Surface Engineering"。约克大学化学教授Muhammad Yousaf和他的团队设计出一种方法将三种不同类型的心脏细胞附着在一起,从而制造出同步跳动的心脏组织。在     

钠通道基因SCN5A突变与扩张型心肌病

心脏钠通道基因SCN5A突变可以导致多种心律失常,近年研究发现该基因突变与扩张型心肌病也有关,但致病机制不甚清楚。本文通过比较与扩张型心肌病有关的多个已发现SCN5A突变的电生理特点,提出该基因突变可能通过改变细胞内钠浓度来影响细胞内钙稳态而导致扩张型心肌病;新近发现的A1180V突变携带者表现出的异常心电图,很可能为某些扩张型心肌病患者进行早期诊断,提供一种有效而简便的方法。     

128道心外膜电位标测系统的设计

心外膜电位标测是一种重要的心脏电生理研究方法,特别适用于房颤等复杂心律失常电生理机制的研究。128道心外膜电位标测系统由柔性电极、放大器、数据采集卡以及相应的软件组成,可用于心外膜实时标测。通过对标测结果的分析可以确定心律失常的起源部位和传导路径,为临床诊断、治疗提供重要依据。     

心律失常发生的核受体调控机制研究进展

心律失常是一种心脏电活动起源或者转导障碍导致的心脏疾病,其发生发展的分子机制尚不明确。心肌细胞表面膜离子通道与缝隙连接通道蛋白的表达及功能关键性地决定了心脏电活动的稳态。核受体家族(nuclear receptor family)是一组配体激活的转录因子家族,配件包括固醇类激素、维生素D、甲状腺激素等。它们定位于细胞核,在离子通道和缝隙连接蛋白的转录、转运和功能调节中发挥重要的作用。现就近年来核受体调控心律失常发生发展的相关报道做一综述。     

miRNAs在心律失常中的作用研究进展

心律失常是心脏疾病常见的病症之一,不仅引起心脏功能障碍还可引起心源性猝死。Micro RNAs(mi RNAs)是一类长度约22 nt的单链非编码RNA。MiRNAs广泛参与细胞增殖、凋亡、分化、氧化应激等病理生理过程。MiRNAs不仅与心肌梗死、心肌肥厚及心肌纤维化等疾病发生密切相关,更与多种心脏病理状态下心脏电重构和心律失常的发生密切相关。近年来越来越多的研究证实miR-1、miR-328、let-7、miR-26、miR-208a等在心律失常发生发展过程中发挥了重要作用,并有望成为心律失常预警、诊断和治疗的新靶点。在这里阐述了这些miRNAs在心房纤颤、室性心律失常及心肌纤维化发生中的作用及意义。     

抗心律失常肽简介

对心血管系统有活性的多肽,正越来越受到重视。国内近来在这些方面,也开展了不少工作。比较典型的是对心房肽的研究,而抗心律失常肽的报道不多。本文就该肽的结构、性质等作些简单介绍。日本大阪大学 Aonuma,S.心脏研究小组,在1980年发现心肌细胞的培养液,在体外具有抗心律失常作用。这引起了他们的兴趣,深入研究证明,这是一种多肽样物质引起的。于     

BJ3型心律失常监护仪的临床应用

心脏监护仪主要用于心律失常监护,它适用于各种心脏病患者,尤其是在急性心肌梗塞中,心律失常的监护更显得重要。实践证明,自建立冠心病监护病房(CCU)后,急性心肌梗塞的死亡率明显下降,这与使用心脏监护仪,及时发现和处理严重心律失常有很大关系。因此运用心脏监护仪是降低心脏病死亡率的一项重要措施。     

《细胞-代谢》：研究发现肥胖与心脏病关联蛋白

肥胖会对心脏造成一定负担。美国一项新研究发现肥胖症和心脏病之间的“分子纽带”,即一种特殊的蛋白质分子会影响脂肪在心脏部位的堆积。     

《细胞-代谢》：研究发现肥胖与心脏病关联蛋白

肥胖会对心脏造成一定负担。美国一项新研究发现肥胖症和心脏病之间的“分子纽带”,即一种特殊的蛋白质分子会影响脂肪在心脏部位的堆积。     

长链非编码RNA在心脏发育及扩张型心肌病中的作用研究进展

扩张型心肌病是一种以心肌细胞肥大伴间质纤维化改变为特点,最后引起心室腔扩大(尤以双侧明显)而心室壁薄弱,伴有心脏收缩无力以及心律失常表现为特征的心肌疾病,但发病机制未完全明确。近年来的研究发现,一些特定长链非编码RNA在心脏组织中表达丰富且作用广泛,参与了表观遗传、转录及转录后调控等过程,在心脏发育过程及扩张型心肌病的发生发展中扮演重要角色。本文就长链非编码RNA与心脏发育、扩张型心肌病的关系研究进展作一综述。     

心房颤动与Kv1.5钾通道阻滞剂及其研究进展

心房颤动是临床常见的心律失常,药物是心房颤动的主要治疗方法。胺碘酮和心律平等药物虽然可以治疗和转复心房颤动,但长期应用会引起恶性心律失常和心脏外的副作用。抑制Kv1.5钾通道电流,可选择性延长心房肌动作电位时程及有效不应期,改善心房肌的电重构和组织重构。近年来关于Kv1.5钾通道及其阻滞剂的研究迅速发展并引起广泛关注。为进一步探讨Kv1.5钾通道是否可能成为心房颤动的治疗靶点,我们对目前相关研究进展作一综述。     

肾缺血预处理对心脏缺血／再灌注损伤的保护作用

目的：探讨肾缺血预处理对家兔心脏缺血／再灌注（I／R）损伤的影响及意义。方法：32只大耳白家兔随机分为假手术（SO）、心脏I／R、经典缺血预处理（CIPC）及肾缺血预处理（RIPC）4组。观察各组心肌梗塞面积、左室舒缩功能、心脏超微结构及心律失常发生率的变化。结果：CIPC、RIPC组,心肌梗塞面积、再灌性心律失常发生率较I／R组明显降低,左室舒缩功能明显恢复（P＜0.01）,心脏超微结构损伤明显减轻。结论：RIPC可诱导出与CIPC类似的心脏保护效应。     

CRT_D介导室性心动过速的研究进展

心室再同步心脏转复除颤器（CRT）可有效改善心力衰竭（CHF）患者的运动耐量和生活质量,预防猝死,提高生存率,但_DCHFCRTD植入后由于心室激动顺序的改变,使QT间期延长、跨室壁复极离散度（TDR）增加,潜在致室性心律失常风险;且CHF患者通常存在心肌解剖改变,传导的不均一性,也为折返性心动过速的发生提供了维持的机制;而多次电击也可导致肌钙蛋白升高,引起心肌损伤,局部心肌复极离散度增加（DRVR）和QT间期延长,以及电除颤后心肌纤维化和急性细胞损伤,反复室速、室颤也会引起进行性左心功能不全、心肌细胞凋亡、恶化心律失常基质和增加心律失常易感性。CRT_D潜在致室性心律失常作用逐渐引起人们的重视,本文就近年来CRTD致室性心律失常的电生理机制与临床防治对策等做一综述。     

糖尿病心肌病相关信号通路的研究进展

糖尿病心肌病是一种独立、特异的心肌病,与糖尿病患者发生心力衰竭和死亡率升高密切相关。高血糖引起的心血管并发症涉及心肌病变和血管病变、心肌细胞结构的改变、信号通路和炎症因子的改变等,导致心肌纤维化、心肌肥厚、心脏肥大、心力衰竭和心律失常。综述了糖尿病心肌病发病机制中研究较多的几条信号通路,探究各信号通路在糖尿病心肌病发生、发展过程中对心脏的保护(损伤)作用的相关研究进展。