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心跳“发动机”点火原理

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科技日报讯 (报道王春)人体的每一次心脏跳动均由心脏起搏细胞自主发放的电脉冲所触发。部分钙释放(LCR)是心脏起搏细胞特有的生物学活动,它充任了上述电脉冲的“策动机”。但迄今为止人们还不清楚这个“策动机”的“点火”原理。做为医学范畴的一个重要认知盲区,它从源头上障碍了心律失常防治技术的进步。 近日,中国科学院院士、同济大学从属东方病院陈义汉传授研究团队发现了心脏起搏细胞电脉冲发作和心脏自主节律维系的重要信号通路,提醒了正常心跳产生的重要的“点火”安装和“点火”法式。最新成果已在线发表于国际期刊《细胞研究》(Cell Research)。 研究团队发现,心脏起搏细胞内谷氨酸的散布与部分钙释放的发作区域高度堆叠,提示谷氨酸与部分钙释放之间存在着潜在的相关性。为了探究谷氨酸在部分钙释放产生中的做用,研究团队从心脏起搏细胞外部和内部两个层面控造谷氨酸浓度,不雅察部分钙释放的变革。尝试成果显示,心脏起搏细胞外液的谷氨酸浓度的改动其实不能有效地影响部分钙释放的动力学,提示细胞外部的谷氨酸对部分钙释放不产生显著做用;而显微打针技术带来的细胞内部谷氨酸浓度的改动能够引起部分钙释放频度、振幅、宽度和面积均显著增加,提示心脏起搏细胞内部的谷氨酸能够调控部分钙释放的动力学。为了确认这一初步发现,研究人员通过化学办法在心脏起搏细胞的外表膜打孔(以下简称“透膜”),然后将谷氨酸间接加到这些经“透膜”处置的细胞上,成果发现部分钙释放产生了类似于上述细胞内显微打针谷氨酸带来的变革,由此证明了细胞内谷氨酸确实对部分钙释放阐扬了“点火”功能。 研究显示,心脏起搏细胞的线粒体膜上所富集的兴奋性氨基酸转运蛋白1(EAAT1)对谷氨酸介导的部分钙释放变革阐扬了关键性做用。线粒体兴奋性氨基酸转运蛋白1转运胞浆中的谷氨酸进入线粒体内部,进而促进线粒体产生活性氧(ROS),活性氧氧化钙处置蛋白,最末“点燃”部分钙释放。重要的是,研究团队还别离从细胞、器官和整体三个层面证明了兴奋性氨基酸转运蛋白1能够充任窦房结起搏细胞自主节律的调控靶点。该研究工做发现了“谷氨酸—线粒体EAAT1—ROS—钙处置蛋白—LCR”是心脏起搏细胞电脉冲发作和心脏自主节律维系的重要信号通路。 此项研究揭开了心脏起搏细胞自主节律的上游机造,为心脏起搏细胞缺陷相关的心律失常和其他自律性异常相关的心律失常的防治提供了重要的根底研究数据。 【编纂:宋宇晟】
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