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科技日?qǐng)?bào)記者 王春

在生理情況下，人類個(gè)體的每一次心臟跳動(dòng)均由心臟起搏細(xì)胞自主發(fā)放的電脈沖所觸發(fā)?！熬植库}釋放”（LCR）是心臟起搏細(xì)胞特有的生物學(xué)活動(dòng)，它充當(dāng)了上述電脈沖的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，但是迄今為止還不清楚這個(gè)“發(fā)動(dòng)機(jī)”的“點(diǎn)火”原理。作為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要認(rèn)知盲區(qū)，它從源頭上阻礙了心律失常防治技術(shù)的進(jìn)步。

近日，中國科學(xué)院院士、同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院陳義漢教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了心臟起搏細(xì)胞電脈沖發(fā)生和心臟自主節(jié)律維系的重要信號(hào)通路，揭示了正常心跳產(chǎn)生的一個(gè)重要的“點(diǎn)火”裝置和“點(diǎn)火”程序。最新成果于7月15日在線發(fā)表在國際權(quán)威專業(yè)期刊《細(xì)胞研究》（《Cell Research》）上。

成果刊發(fā)。同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院供圖

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，心臟起搏細(xì)胞內(nèi)谷氨酸的分布與“發(fā)動(dòng)機(jī)”LCR的發(fā)生區(qū)域高度重疊，提示谷氨酸與LCR之間存在著潛在的相關(guān)性。為了探索谷氨酸在LCR產(chǎn)生中的作用，研究團(tuán)隊(duì)從起搏細(xì)胞外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)層面操控谷氨酸濃度，觀察LCR的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，起搏細(xì)胞外液的谷氨酸改變并不能有效地影響LCR的動(dòng)力學(xué)，提示細(xì)胞外部的谷氨酸對(duì)LCR不發(fā)生顯著性作用；而顯微注射技術(shù)帶來的細(xì)胞內(nèi)部谷氨酸濃度的改變可以引起LCR頻度、振幅、寬度和面積均發(fā)生了顯著性的增加，提示起搏細(xì)胞內(nèi)部的谷氨酸可以調(diào)控LCR的動(dòng)力學(xué)。為了確認(rèn)這一初步發(fā)現(xiàn)，他們通過化學(xué)方法將起搏細(xì)胞的表面膜打孔（簡(jiǎn)稱“透膜”），然后將谷氨酸直接加到這些經(jīng)“透膜”處理的細(xì)胞上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LCR產(chǎn)生了類似于上述細(xì)胞內(nèi)顯微注射谷氨酸帶來的變化，由此證明了細(xì)胞內(nèi)谷氨酸確實(shí)對(duì)LCR行使了“點(diǎn)火”功能。

通過機(jī)制研究顯示，心臟起搏細(xì)胞的線粒體膜上所富集的興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（EAAT1）對(duì)谷氨酸介導(dǎo)的LCR變化發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。線粒體EAAT1轉(zhuǎn)運(yùn)胞漿中的谷氨酸進(jìn)入線粒體內(nèi)部，進(jìn)而促進(jìn)線粒體產(chǎn)生活性氧（ROS），后者氧化鈣處理蛋白，最終“點(diǎn)燃”LCR。重要的是，研究團(tuán)隊(duì)還分別從細(xì)胞、器官和整體三個(gè)層面證實(shí)了EAAT1可以充當(dāng)竇房結(jié)起搏細(xì)胞自主節(jié)律的調(diào)控靶點(diǎn)。該研究工作發(fā)現(xiàn)了“谷氨酸-線粒體EAAT1-ROS-鈣處理蛋白-LCR”是心臟起搏細(xì)胞電脈沖發(fā)生和心臟自主節(jié)律維系的重要信號(hào)通路。

此項(xiàng)研究揭開了心臟起搏細(xì)胞自主節(jié)律的上游機(jī)制，為心臟起搏細(xì)胞缺陷相關(guān)的心律失常和其他自律性異常相關(guān)的心律失常的防治提供了重要的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

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