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窦房结膜钟和钙钟在缺血条件下对细胞自律性的调控
急性心肌缺血导致的窦性心动过缓甚至停搏在临床上较为常见,但对其微观机制尚缺乏足够的认识.在窦房结细胞动作电位动力学数学模型的基础上,通过提高胞外K+和胞内Na+浓度,增强L-型Ca2+电流ICaL,降低Na-Ca交换电流INCX以及T-型Ca2+电流ICaT模拟缺血,定量研究各因素对起搏细胞自律性的作用.另外,基于单域方程构建一维窦房结及心房组织模型,研究窦房结缺血时组织中的电传导状态以及钙钟的作用.结果表明,缺血时ICaL的增强以及胞外K+浓度的蓄积对自律性并无明显的影响.ICaT降低1倍后尽管可使起搏频率降低13％,而自律性仍可维持.但是,当细胞内Na+升高10％,或INCX减小55％后,会出现电位的振荡乃至停搏.进一步的研究说明,胞内Na+的蓄积间接地通过降低INCX对自律性产生调控作用.因此,INCX的降低应是缺血时造成窦性心动过缓及停搏的主要原因.研究表明,在缺血条件下,增强钙钟的活动有助于自律性和电传导的恢复,表明膜钟和钙钟的相互作用仍是构成细胞自动除极的重要基础.
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病窦综合征的离子机制研究进展
近年来,病窦综合征的电生理机制的研究取得了诸多进展,对病窦综合征机制的研究已深入到离子通道水平.“膜钟”是指位于细胞膜上具有电压依赖性的膜离子通道的周期性激活与失活.“钙钟”是指局部肌浆网的兰尼碱受体的钙释放可促发内向的钠钙交换电流.“膜钟”和“钙钟”共同参与窦房结起搏活动的调控已成为共识,同时它们的异常在病窦综合征的进展中也起着重要的作用.
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AC1-cAMP-PKA通路对窦房结膜钟与钙钟调节的研究进展
作为窦性节律的起搏点,由窦房结细胞膜表面离子通道的激活和失活引起的“膜钟”与节律性肌浆网钙释放引起的“钙钟”共同参与并调节窦房结的活动.而AC1激活后产生cAMP介导的PKA依赖的蛋白磷酸化反应即AC1-cAMP-PKA通路的各个环节在窦房结细胞的自发性搏动中发挥关键作用.
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窦房结细胞钙钟、膜钟机制及细胞内信号通路研究进展
窦房结细胞是窦房结起搏活动的基础,维持着心脏的正常活动.病态窦房结综合征是由于窦房结起搏功能障碍所致,窦房结起搏功能障碍归因于窦房结细胞的自发性动作电位异常,而其动作电位的产生则是细胞膜多种离子流(膜钟)及细胞内肌浆网钙循环(钙钟)相互作用的结果.其中任何环节异常,均可导致窦房结起搏功能障碍而引起病态窦房结综合征的发生.本文就国、内外关于窦房结细胞钙钟、膜钟机制及细胞内信号通路与病态窦房结综合征相关研究进展进行综述.
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基于钙钟的窦房结二维组织建模及定量分析
窦房结钙、膜钟控制自律性的新机制为揭示窦性心律失常提供了帮助,但目前钙钟动力学模型仅处于单细胞水平.本文构建了窦房结中心和边缘的单细胞模型,并按照指数形式改变中心到边缘细胞的膜电容、大小、电导及细胞间偶联电导,根据解剖结构构建了窦房结和心房二维非匀质模型.采用五点差分和有限元方法分别对组织内细胞网格和边界进行处理.通过分段构造试函数的方法确定不规则的组织边界.定量实验表明,构建的中心和边缘单细胞模型的动作电位在幅度、周期、大舒张期电位以及上升速率等方面符合相关报道.钙钟和膜钟对主导起搏位置和除极速率的作用以及房性早搏对窦房结自律性的影响等定量研究也符合相关实验研究.本模型为深入探讨钙、膜钟在窦房结自律性中的相对作用以及与心房电活动的关系提供了帮助,同时可为构建三维窦房结和心房器官模型等奠定基础.
