心肌细胞钙波随机性研究

钙波作为一种胞内的钙释放通道相互触发而产生的连锁反应广泛存在于多种细胞.在心肌中,由于与心律失常的发生有关,心肌细胞中的钙波近年来引起广泛关注.为了在微观上研究钙波的产生和传播过程,利用激光共聚焦钙成像技术对心肌细胞中的钙波进行了成像.实验和分析发现,钙波的起始是钙火花连续随机募集的过程,因此正常细胞中钙波发生概率很低.钙波传播过程中相邻位点开放的时间间隔接近正态分布,显示传播过程具有较大的随机性.且钙波速度越慢,位点间时间间隔的离散度越高.为了进一步研究这种随机性产生的内在机制,构建了一个数值模型对心肌细胞中的钙波进行模拟.研究证明,钙释放位点开放的随机性能够完整地解释实验中观察到的钙波传播的随机行为.实验分析和数值模拟相互印证,首次明确证明,钙波起始和传播过程的随机性,并揭示了该随机性与钙释放位点开放概率的关系.     

多途径介导的小胶质细胞间钙波传递

利用微局域机械力刺激,快速实时观察机械力引起的细胞间钙波传递,系统地研究了BV-2小胶质细胞间钙通讯机制.结果表明,在细胞种植密度较小且彼此未接触的情况下,旁分泌途径可介导BV-2小胶质细胞间钙波传递.在细胞密度较大且相互接触的情况下,旁分泌和间隙连接两种途径可共同介导胞间钙波传递.更为有趣的是,在体外发现BV-2小胶质细胞间存在通道纳米管类似物连接,也可介导小胶质细胞间钙波传递.综上所述,小胶质细胞间钙波传递可通过旁分泌、间隙连接和通道纳米管类似物连接三种途径介导.     

胞质钙信号

胞质钙作为信使对细胞各种生理活动具有广泛调控作用。早期的研究揭示,钙在肌肉收缩,激素、消化酶类和神经递质的释放中起重要作用;近期的研究发现,钙参与更广泛的生理过程,如生物膜通透性及细胞兴奋性的控制、细胞代谢、细胞形态的维持、细胞周期的调控以及生殖细胞...     

心肌重塑的研究进展

心肌重塑是心脏在一些生理的或病理的刺激作用下,心肌细胞和心肌细胞外基质在细胞结构、功能、数量及遗传表型方面出现的明显的变化即心脏的大小、形状和功能的变化。心肌细胞和心肌细胞外基质从根本上参与了心肌重塑的过程。目前,对于影响心肌重塑的因素及作用机制的研究主要集中在血流动力学和神经体液方面。近年来,对于不良心肌重塑的逆转干预,包括药理干预、运动干预,一直持续不断,研究的不断深入给相关疾病的改善、治疗带了新的进展和希望。心肌重塑可能是生理性的或病理性的,生理性的重塑是心肌的适应性代偿性变化,而病理性的重塑是心肌的不适应变化,对身体产生危害性。本文主要对病理性心肌重塑的主要组成部分,影响心肌重塑的因素及相关机制,改善不良心肌重塑的有效干预做一个综述,并提出展望。     

心肌组织工程的研究现状

心肌组织工程的目的是通过在体外构建思想的心肌组织工程,用于替代和修复病损的心肌组织,从心肌组织工程的细胞来源,细胞培养基,细胞接种,细胞支架,生物反应器5个方面介绍心肌组织工程的研究现状。     

心肌胞内钙瞬变的记录方法——快速二维扫描法与线扫描法

目的:采用共聚焦显微镜快速二维扫描方式和线扫描方式记录心肌胞内钙瞬变,并分析其优缺点。方法:标本为急性分离的SD大鼠心肌单细胞,胞内钙信号由钙指示剂fluo4-AM标记,其变化由共聚显微镜(LSM510META系统)记录。钙瞬变由局部场刺激诱发,刺激器和共聚焦成像系统之间通过触发连接同步工作。结果:快速二维扫描方式可在二维平面上反映全细胞范围内钙瞬变的动态过程,空间信息较全面;特别地,当心肌细胞由于药物或病理状态的改变而出现胞内钙稳态失衡时,快速二维扫描的结果更有利于了解胞内钙变化;其结果可制成动画,真实而直观地再现心肌细胞胞内钙瞬变的动态过程。线扫描方式的时间分辨率较高,也有一定的空间分辨率,可反映钙瞬变的时空特征,并可分析细胞收缩的情况。二种扫描方式所得的结果在实质上是一致的,但各有其侧重点和优缺点,在反映心肌细胞功能状态方面具有互补作用。结论:两种扫描方式所得的结果综合起来更有利于对胞内钙信号变化的特征和意义进行正确解读。     

体外证据不支持5-氮胞苷诱导骨髓基质细胞向心肌细胞分化

目的探讨胞嘧啶类化学物质5-氮胞苷是否可诱导体外培养的骨髓基质细胞 (marrow stromal cells, MSCs)向心肌细胞分化.方法用不同浓度(3, 5, 10 μmol/L)的5-氮胞苷以各种方法(一次处理与反复处理)诱导原代及传代MSCs.采用免疫荧光及Western Blot技术检测心肌特异性肌球蛋白重链 (myosin heavy chain α/β, MHCα/β)及肌钙蛋白I(troponin I, Tn I)的表达;并用心室肌特异性肌球蛋白轻链(ventricular myosin light chain 2, MLC2v)启动子(250 bp)控制的增强型蓝绿色荧光蛋白(enhanced cyan fluorescent protein, ECFP)报告基因表达技术检测被诱导MSCs是否发生MLC2v的转录启动.上述检测技术的特异性和可靠性用培养的心肌细胞进行验证.结果在本试验最长观察时间内(30 d),各种浓度及各种方法5-氮胞苷诱导的MSCs培养物中未见细胞自发搏动、肌管形成、心肌特异性MHC和Tn I表达;亦无MLC2v转录启动阳性细胞出现.结论从转录启动到翻译后水平的证据均不支持体外5-氮胞苷处理可诱导MSCs表达心肌特异性蛋白.     

卵细胞受精相关胞质钙离子波、钙离子震荡信号特征及其形成机制

胞质[Ca2 ]i震荡的动力学变化在哺乳动物早期胚胎发育中发挥重要作用。卵母细胞的成熟伴随间断的、快速的[Ca2 ]i震荡的时空表达;在受精过程中精子因子诱导的反复[Ca2 ]i震荡的振幅和持续时间是卵细胞最有效的激活信号,这种信号形成自然连续的受精[Ca2 ]i波,并以长时持续[Ca2 ]i震荡形式在受精卵空间传递并持续数小时,直至受精完成;受精卵内源性的Ca2 释放所引起的[Ca2 ]i震荡形成第一次卵裂信号,启动早期胚胎的发育。精子PLCζ和cPKCs是形成受精卵[Ca2 ]波、[Ca2 ]震荡的重要因素。     

DNA进化马尔可夫过程模型的评价与推广

本文对ＤＮＡ序列进化过程中核苷酸替代的随机模型进行了评价,对替代速率在时间和空间上不恒定的情形进行了考察和推广。Ｌａｎａｖｅ等（１９８４）曾提出一个模型,宣称对替代的模式未做任何假定,但事实上我们证明它假定替代过程是可逆的。运用２－ｐ、４－ｐ和６－ｐ模型进行的计算表明替代速度在位点间的差异会造成估计的替代数严重偏低,并且替代数越大,偏差也越大。替代模式在位点间的差异也会造成估计值偏低,但偏差不严重     

心肌样微环境诱导脂肪干细胞分化的研究

微环境在促进干细胞分化过程中起着重要的作用,研究心肌样微环境介导脂肪干细胞向心肌细胞分化有重要意义．将脂肪干细胞与心肌细胞直接或通过细胞培养小室间接共培养,检测脂肪干细胞的分化情况．对于直接共培养体系,采用绿色荧光蛋白CFSE对脂肪干细胞进行标记,然后与心肌细胞以1∶5混合后进行直接共培养,2周后,通过流式细胞仪分选分化的脂肪干细胞,并检测其分化情况．检测方法包括：扫描电镜和透射电镜观察细胞的超微结构;免疫细胞化学检测心肌特异性肌球蛋白重链(MHC)、肌钙蛋白(TnⅠ)和连接蛋白(Cx43);Western blot定量分析;RT-PCR检测心脏特异性转录因子mRNA的表达．结果表明,分化的脂肪干细胞呈现心肌样超微结构,并表达心肌特异性蛋白和转录因子,并且直接共培养体系中分化的脂肪干细胞其表达率明显高于间接共培养体系中的表达率．因此,在心肌样微环境中,除了可溶性细胞因子对分化起作用以外,心肌细胞产生的机械牵拉对脂肪干细胞向心肌细胞分化也起着重要的作用．     

心肌组织工程研究进展

心肌组织工程的目的在于利用体外构建的组织修复、替换及再生受损心肌。我们综述了心肌组织工程中的最新方法及其在体内的初步应用,讨论了心肌组织工程的细胞来源和支架材料,提出了现存障碍。心肌组织工程的替代治疗具有极其诱人的前景,但是它还处于早期阶段,仍然需要对其真正的价值做出合适的评价。     

低温刺激加重心肌病变的机制研究进展

低温下心血管疾病患者病情加重。许多研究报道了低温刺激在心肌内产生的具体变化,及其相关的细胞、分子机制。低温刺激下,心肌对缺血耐受性下降,心电稳定性降低,心肌细胞超微结构发生变化,心肌细胞发生损伤及凋亡,心肌细胞膜离子通道开放功能紊乱,心肌细胞内出现钙超载,且伴有多种细胞因子表达水平改变。本文对相关细节进行归纳与阐述,以求为探索极端气候条件下心脏疾病的特点及机制提供理论依据。     

神经元的确定性与随机性整数倍放电

在大鼠损伤背根节神经元的自发放电中发现了整数倍放电, 为了阐明这种放电所产生的原因, 首先研究神经元模型中确定性混沌所引起的整数倍放电与噪声所诱发的整数倍放电的峰峰间期（ＩＳＩ） 序列,通过分析得到前者的ＩＳＩ序列是非线性可预报的,具有确定的非线性特性,但由噪声所诱发的整数倍放电的ＩＳＩ序列是不可预报的, 这表明这两种机制所产生的整数倍放电具有不同的特点,存在着定性的差别,并且混沌运动所产生的整数倍放电是由混沌中各阶不稳定周期轨道决定的。从这种差别出发,分析了实验中整数倍放电的ＩＳＩ 序列,得到该ＩＳＩ 序列是可非线性预报的,这表明大鼠损伤背根节神经元自发放电中的整数倍放电更可能是由确定性机制所产生的     

胚胎干细胞在体外模拟心肌生长环境中向心肌分化

目的:探讨获得大量成熟同质有功能的心肌细胞(cardiomyocytes,CMs)的方法.方法:胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)经悬滴培养法形成拟胚体(embryoid bodies,EBs),将EBs用抗坏血酸处理后与天然心肌细胞共培养诱导ESCs的分化,采用免疫组化、流式细胞技术、RT-PCR、超微分析等方法分析分化细胞(ESC-derived CMs,ESCMs)的结构和功能.结果:共培养组,常规组和对照组中有(90.1±3.40)%,(29.6±6.03)%和(20.1±3.82)%的EBs表现节律性收缩,差异有统计学意义(P＜0.05).在体外模拟的心脏微环境中,不但跳动EBs的数目明显增加,且单个跳动EBs中含有功能CMs的百分比也明显增加.兴奋收缩的自律性能维持更长时间,在后期分化得到的有功能ESCMs在细胞形态上接近于天然的心肌细胞.结论:心脏微环境是促使ESCs特定地分化为CMs的关键因素,抗坏血酸处理和共培养诱导策略可使ESCs定向分化为CMs.     

骨髓基质干细胞向心肌样细胞分化的实验研究

目的探讨大鼠骨髓基质干细胞向心肌样细胞分化后超微结构和细胞因子表达的变化,为下一步细胞移植治疗扩张型心肌病提供理论依据。方法在体外扩增、定向诱导骨髓基质干细胞向心肌样细胞分化的基础上,电镜下观察骨髓基质干细胞诱导前后超微结构的改变,RT-PCR检测心肌特异性因子ANP、BNP、α-MHC、β-MHC的表达,并与原代培养的心肌细胞比较,观察二者之间的生物学异同。结果免疫组化法证实诱导后的骨髓基质干细胞向心肌样细胞分化,电镜下胞浆内可见糖原颗粒,肌原纤维排列与原代培养的心肌细胞相似;RT-PCR证实诱导后的骨髓基质干细胞表达心肌特异性因子ANP、BNP、α-MHC、β-MHC。结论骨髓基质干细胞经5-氮胞苷定向诱导后在超微结构和细胞因子的表达上类似于心肌细胞,已向心肌样细胞分化。     

心肌再生微环境构建策略

心肌细胞是一种高度分化的终末细胞,自我更新能力差,因而心梗发生后,坏死的心肌细胞不能得到有效的补充,梗死区域很快被纤维组织所取代,严重影响心功能。近年研究发现,利用组织工程手段构建的心肌补片能有效改善心梗区微环境,对心肌的再生能力有着重要的调控作用,能在一定程度上促进心肌再生,缓解心梗状态。该文综述了心肌微环境对心肌再生的调控机制,以及通过心肌补片的手段改善心肌微环境治疗心梗的相关研究,为心肌补片的设计和心梗的治疗提供参考。     

胞外镁离子对SD成年大鼠心肌细胞胞内钙信号的影响

目的：研究胞外不同浓度的镁离子对SD成年大鼠心肌细胞钙瞬变的影响。方法：采用激光共聚焦显微镜系统同步配合阈上电刺激探测心肌细胞钙瞬变。结果：胞外低浓度的镁离子（0 mmol /L,0.5 mmol /L; 正常镁离子浓度为1 mmol/L）可以升高钙瞬变的峰值（P〈0.05）,但不影响钙瞬变的持续时间（以钙瞬变的半高宽表示）（P〉0.05）;胞外高浓度的镁离子（2.5 mmol /L,5 mmol /L,10 mmol /L）均可抑制钙瞬变的峰值（P〈0.05）;其中5 mmol/L和10 mmol/L的胞外镁还能延长钙瞬变的持续时间（P〈0.05）。结论：正常情况下镁对心肌细胞钙瞬变有抑制作用。     

诱导胚胎干细胞心肌定向分化的方法及其机制

胚胎干细胞是具有分化为各种类型组织细胞潜能的全能干细胞,可在体外大量扩增,细胞因子、激素、诱导剂和细胞内转录因子等可诱导和调控胚胎干细胞进行心肌细胞定向分化．这将使干细胞移植治疗心肌损伤性疾病成为可能。该文介绍胚胎干细胞定向心肌分化的诱导因素及其机制的研究进展。