ISAC和IK,ACh在人体房颤细胞电重构中的作用和数学模型的建立

此项目应用膜片箝技术, 单细胞逆转录聚合酶键反应(SC-RT-PCR), 免疫组化激光同聚焦显微和生物信息学技术, 研究: 1、人体房颤细胞中张力兴奋的阳离子电流(ISAC) 的特征；2、生理和病理张力对人体房颤细胞电重构的影响；3、乙酰胆硷兴奋的钾电流(IK,ACh)脱敏在人体房颤细胞电重构中的作用；4、人体心房肌细胞IK,ACh脱敏的机制；5、IK,ACh和ISAC 的数学模型；6、人体房颤细胞电重构的数学模型。本课题提出IK,ACh脱敏是导致房颤重要因素之一的假设,在细胞水平上将张力和IK,ACh 对人体房颤的作用系统性地整合，并将模拟人体房颤细胞电重构的病理数学模型，致力于探索人体房颤的发生机制，同时为研发新药改进治疗方法提供实验依据。

本项目获取房颤（AF）和窦性心率（SN）患者的心房肌组织，用酶消化法分离单个心房肌细胞，采用微电极、肌力换能器、膜片钳、分子生物学和和生物信息学等技术，研究了房颤的电重构机制及建立新的房颤细胞电重构模型。主要结果如下：.1.成功建立了单个心房肌细胞的分离方法，活的心肌细胞产率为30％～50％，可用于膜片钳实验。.2.10 μmol／L 乙酰胆碱（Ach）可显著缩短心房肌动作电位复极90%的时程（APD90），并降低心房肌收缩力，有脱敏现象，脱敏的发生主要与乙酰胆碱兴奋的钾电流(IK,ACh) 脱敏有关，而与IK,Ach通道蛋白表达无明显关系。.3.与SN组相比，AF组AP缩短，频率适应性降低，对Ach的反应也减弱，提示：这种改变可能是房颤的结果而非原因，可能是机体对抗房颤时其他原因导致动作电位缩短和频率适应性下降的调节机制。.4.AF患者IK,ACh峰值电流密度和稳定电流密度均较SN组明显降低，早期脱敏速度较SN组明显下降，而稳定电流脱敏速度无明显差异。我们的研究结果提示慢性房颤患者IK,Ach通道电流减少是机体对房颤的一种适应性改变，可能是房颤形成的结果而不是原因。.5.在当前已建立起的人体心房肌细胞电生理模型中，都没有囊括IK,Ach，本项目用CellML语言描述了包含 IK,Ach人体心房肌细胞模型，并成功的在计算机进行了仿真，仿真结果与实验数据足够吻合，能够很好的表达 IK,Ach及其脱敏特性以及其它人体心房肌细胞的各种透膜离子电流，并能准确的反映各种离子通道电流之间的相互关系和它们对动作电位的影响。.6.原计划研究人体房颤细胞中张力兴奋的阳离子通道电流(ISAC) 的特征；生理和病理张力对人体房颤细胞电重构的影响：因为该电流的记录难度很大，本项目未能成功记录该电流，因此未按计划完成。.总之，我们首次系统深入的研究了人类房颤发病的电重构机制，证实了IK,Ach及其脱敏特性在房颤的发病中起重要作用。本项目基本按计划完成，为探索人体房颤的发生机制，同时为研发新药改进治疗方法提供实验依据。心肌炎发病机制的研究及新药开发提供了科学依据。