M细胞岛形分布特征与折返激动易损性关系的定量心脏电生理研究

拟结合动物实验和定量电生理研究技术，从心室壁中层M细胞岛形分布对复极梯度的时空异质性影响入手，以LQTS为模型探讨室性心律失常易损性的改变及发生TdP和VF的条件。制备冠脉灌注兔左心室楔型标本，制备LQT1、LQT2和LQT3模型，采用浮置微电极记录技术和电压敏感性光标测记录技术进行研究。同时，建立包括心内膜肌细胞、中层M细胞和心外膜肌细胞的非匀质虚拟心室肌组织计算机仿真模型和LQTS模型。选用影响动作电位恢复性质的Ca通道阻滞剂维拉帕米和D600作为工具，通过改变刺激频率和方式，研究改变复极梯度及动力学不稳定性与诱发TdP和VF之间的相互调节关系；观察不同位置期前刺激或多次期前刺激对心电活动时空异质性及折返易损性的影响，研究LQTS螺旋波折返激动和TdP产生、螺旋波维持、以及碎裂成VF的机制。研究心电图R-on-T早搏与复极梯度变化的关系，为临床预测异位激动的危险性提供实验依据。

本课题以药物模拟LQTs为模型，从动作电位“反向频率依赖性”和功能性改变M细胞区域入手，研究心率改变诱发尖端扭转型室速（Tdp）的离子通道电流基础、电生理功能及跨心室壁复极梯度的变化，并进行与之相关的广泛动物实验研究。同时，还定量化研究影响心脏电活动稳定性的动力学因素，如传导速度恢复性质以及心脏短期记忆异质性特征。我们建立计算机仿真LQTs模型，观察定量改变M细胞岛形区域大小对复极梯度影响，探讨时空异质性变化对折返激动形成的影响。.本研究采用三种实验技术：经冠状动脉灌流兔左心室楔形标本、Langendorff灌流兔心脏进行电压敏感性光标测研究、计算机仿真定量研究。结果发现：①用INa-L开放剂模拟LQT3，探讨复极离散性改变与“反向频率依赖性”诱发TdP的离子电流基础，提出INa-L诱发恶性室性心律失常的电生理基础的全新观点。②用Ikr阻断剂模拟LQT2，探讨INa-L对复极梯度和致心律失常易损性的作用，提出心室壁M细胞区域复极延缓、增加复极异质性的电生理基础与INa-L关系密切。③分析LQTs模型中反映随心率改变跨壁复极离散状态的心电图指标Tp-e斜率和Tp-e/QT 比值等变化，提出干预INa-L对减小跨壁复极离散性、抑制室性心律失常发生具有重要作用。④干预快Na电流可引起兴奋传导阻滞和激动传导顺序改变，间接引起复极梯度变化，有助于诱发室性心律失常。⑤心脏电活动短期记忆是动作电位时程随心率改变的适应性变化，为电活动稳定性的动力学因素。兔内膜侧电活动较明显的短期记忆现象可能是源于内膜侧早搏所引起单向传导阻滞易损窗大于外膜侧，并易诱发心律失常的机制之一。⑥心脏左右心室间APD差异主要源于INa-L。左心室的INa-L离流密度大于右心室，提示在心室肥厚、心力衰竭等INa-L增大的病理状态下，可增加心室间的复极异质性，易诱发心律失常。⑦计算机仿真模拟离子通道缺陷致QT间期延长，发现APD较长的M细胞区域与相邻的内膜侧细胞是EAD起源点，EAD能否触发折返激动与M细胞区域大小形成的复极梯度相关，改变离子通道的动力学特点可改变复极梯度。⑧心脏缺血区因细胞外钾蓄积、通道电压门控机制改变、动作电位离散性增大，致室壁外膜侧易损窗较内膜侧大。⑨电恢复性质的不稳定性与细胞外低钾有关，可增加钠电导恢复的异质性，增大早搏所诱发跨心室壁不应期异质性以及致心律失常易损窗。