心肌细胞Ca 2+动态模型的电路仿真
面向疾病的CaMKⅡ致室性心律失常建模与仿真研究
面向疾病的CaMKⅡ致室性心律失常建模与仿真研究室性心律失常是心血管疾病最常见的临床表现,特点是心室快速紊乱地活动,继而导致其失去有效的泵血功能。
在心血管疾病中,室性心律失常的致死率高达90%,其形成原因不仅局限于单个蛋白功能的改变,而且与年龄、缺氧、缺血、炎症、组织损伤等致病因素密切相关,这些致病因子致使心脏的电生理特性重构(Electrical remodeling)和组织结构重构(Structural remodeling)。
虽然研究发现细胞信号分子钙/钙调素依赖性蛋白激酶II(Calcium/calmodulindependent protein kinase II,Ca MKII)参与了心脏重构的整个过程,但是Ca MKII致心律失常的确切机制仍不明确。
心脏电生理模型为心律失常的相关研究带来了曙光,其用于仿真亚细胞、细胞、纤维、组织切片、心脏器官和躯体表面的电生理现象,能够建立起微观分子细胞变化与宏观心脏病临床表现的联系,是系统分析心脏如何从分子、细胞、组织的功能障碍向疾病发生、发展与转化规律的有力手段。
本文从微观到宏观对心脏病理方面的问题进行了研究,利用面向疾病的数学模型仿真了心脏的电生理现象,解释了Ca MKII致室性心律失常发生、发展和转化的机制。
主要工作归纳如下:现有的人类心室细胞模型存在的主要缺陷是无法重现生物实验中氧化Ca MKII的调节功能。
本文依据Ca MKII的活化过程,考虑Ca MKII对离子电流的调控作用,在心室细胞电生理模型中引入了Ca MKII的激活模型和Ca MKII的调控功能,从而构建了具有Ca MKII调控功能的人类心室细胞电生理模型,分析了活性氧(Reactive oxygen species,ROS)对Ca MKII活化量、离子电流、离子浓度和动作电位的影响,阐明了从ROS微观变化到宏观动作电位改变的内在机理。
仿真结果表明:该模型能够模拟心室细胞的动作电位,重现氧化Ca MKII的调节功能。
成年SD大鼠心肌细胞分离及其胞内钙离子动态变化测定
成年SD大鼠心肌细胞分离及其胞内钙离子动态变化测定（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）【摘要】目的：建立稳定的成年SD大鼠心肌单细胞分离方法，并对心肌细胞内Ca2+动态变化进行测定。
方法：用改进的Langendorff装置，行大鼠主动脉插管逆向灌流(温度、pH、水质恒定)，用混合液(0.6mg/mL胶原酶Ⅱ+0.06mg/mL蛋白酶+1mg/mL牛血清白蛋白)消化心脏，经3次不同浓度含钙台式液复钙后得到钙稳态心肌细胞；室温静置1～2h后于激光共聚焦显微镜下测定Ca2+的动态变化。
结果：得到70%～90%长杆状活细胞，钙稳态心肌细胞可占40%～60%；fluo_4 AM负载染色后可记录到典型的诱发钙瞬变。
结论:胶原酶和蛋白酶混合液主动脉逆向灌流方法可以得到具有正常生理功能的钙稳态心肌细胞，可用于心肌细胞内钙信号研究。
【关键词】大鼠心肌细胞细胞分离激光共聚焦显微镜Cardiomyocyte Isolation from Adult SD Rat Heart for Confocal Microscopic Intracellular Ca2+ Imaging［Abstract］Objective: To develop a stable method for adultSD rat single cardiomyocyte isolation，and then to determine the intracellular Ca2+ signalling by confocal imaging. Methods: Rat heart was digested by aorta retrograde perfusion with mixture ［collagenaseⅡ(0.6 mg/mL), pronase(0.06 mg/mL)and bovine serum albumin(1 mg/mL)］using a modified Langendorff system. The temperature, pH and water quality should be properly controlled in the process of digested rat heart. Three times of re_calcification with different concentration of Ca2+ Tyrode solution were used to procure calcium homeostasis ventricular cardiomyocytes. Single cell was used for confocal microscopic Ca2+ imaging after storage at room temperature for 1～2 hours. Results: There were about 70%～90% rod_shaped fresh viable cells, in which 40%～60% were calcium homeostasis cells. In single calcium homeostasis cardiomyocytes calcium transients could be evoked by a stimulator and recorded with an LSM510 confocal microscopic system after incubation with fluo_4 AM. Conclusion: Aorta retrograde perfusion with collagenaseⅡand pronase is a proper method to procure single calcium homeostasis cardiomyocytes from adult SD rat with normal physiological features, and fit for confocal microscopic Ca2+ imaging.［Key Words］rat; cardiomyocyte; cell isolation; laser scanning confocal microscopy随着心脏疾病研究的不断发展，具备正常生理功能的单个心肌细胞已成为研究心脏代谢、功能、病理生理机制的重要基础，心肌细胞内钙离子浓度(［Ca2+］i)变化是一系列心脏疾病的诱因及病理基础。
心血管系统的仿真与建模
心血管系统的仿真与建模1.前言心血管循环系统是最复杂的生命系统z・，具有高度的动态特性。
当心脏周期性地收缩和舒张时，心室射入主动脉的血流将以波的形式自主动脉根部出发沿动脉管系传播，这种波就是脉搏波。
人体心血管系统由心脏、动脉、毛细血管和静脉组成，构成体循坏和肺循坏两大回路，其中体循环在人体的血液循环系统中占据极其重要的地位。
体循环开始于左心室。
血液从左心室搏出后，流经主动脉及其派生的若干分支动脉，进入各组织器官。
动脉血经组织器官内的毛细血管完成氧气和营养物质的交换后变为静脉血，再由各级静脉汇集到上腔静脉和下腔静脉，回到左心房，从而完成了整个体循环过程。
描述心血管系统功能状态的主要生理参数有⑴：血压（收缩压、舒张压、脉压、平均动脉压）、心率、每搏输岀量、血管顺应性、血流阻力、心肌收缩能力等，它们与人体状态有着密切的联系：生理参数反映了人体的生理病理状态，而当人体生理病理状态发生改变时，相应的生理参数也会随Z改变。
本文的主要内容如下：1. 单弹性腔仿真模型在Windkessel理论的基础上，建立心血管系统-•阶Simulink仿真模型，结合临床数据计算模型参数进行仿真，分析实验结果与实测生理量的符合程度，从而验证模型对于心血管系统的表征能力。
2. 双弹性腔仿真模型在一阶模型的基础上，引入频率元件L,细化血管顺应性，建立三阶Simlink仿真模型。
3. 参数性质分析研究模型参数改变时脉搏波的变化趋势，分析各参数对脉搏波的作用。
2.单弹性腔基本理论与仿真模型2.1 Windkessel 模型f对于图2.1所示的往复泵供水系统，柱塞P在马达M的驱动下做往复运动：当P向前挤压时，吸水阀门2关闭、供水阀门1开启，被挤压的流体经传输管路A,并通过终端阻力R最后流入贮水槽V；当P 向后抽吸时，供水阀门1关闭、吸水阀门2开启，贮水槽中的水被 吸入缸内，下一个周期又如此重复。
实际应用屮，人们往往在传输管路A 中接入一个空气腔K 以保证 供水阀门关闭期间管路内液体流动的连续性。
成年SD大鼠心肌细胞分离及其胞内钙离子动态变化测定
成年SD大鼠心肌细胞分离及其胞内钙离子动态变化测定（作者： _________ 单位： ___________ 邮编：___________ ）【摘要】目的：建立稳定的成年SD大鼠心肌单细胞分离方法，并对心肌细胞内Ca2+动态变化进行测定。
方法：用改进的Langendoff装置，行大鼠主动脉插管逆向灌流（温度、pH、水质恒定），用混合液（0.6mg/mL胶原酶H+0.06mg/mL蛋白酶+1mg/mL牛血清白蛋白）消化心脏，经3次不同浓度含钙台式液复钙后得到钙稳态心肌细胞；室温静置1〜2h后于激光共聚焦显微镜下测定Ca2+的动态变化。
结果：得到70%〜90%长杆状活细胞，钙稳态心肌细胞可占40%〜60% ; fluo_4 AM负载染色后可记录到典型的诱发钙瞬变。
结论：胶原酶和蛋白酶混合液主动脉逆向灌流方法可以得到具有正常生理功能的钙稳态心肌细胞，可用于心肌细胞内钙信号研究。
【关键词】大鼠心肌细胞细胞分离激光共聚焦显微镜Cardiomyocyte Isolation from Adult SD Rat Heart for Con focal Microscopic In tracellular Ca2+ Imagi ng[Abstract ] Objective: To develop a stable method for adultSD rat sin gle cardiomyocyte isolati on , and the n to determ ine thein tracellular Ca2+ sig nalli ng by con focal imagi ng. Methods: Rat heart was digested by aorta retrograde perfusion with mixture[collagenase 11(0.6 mg/mL), pronase(0.06 mg/mL)and bovine serum albumin(1 mg/mL) ] using a modified Langendorff system. The temperature, pH and water quality should be properly con trolled in the process of digested rat heart. Three times of re_calcificati on with differe nt concen trati on of Ca2+ Tyrode soluti on were used to procure calcium homeostasis ven tricular cardiomyocytes. Sin gle cell was used for con focal microscopic Ca2+ imaging after storage at room temperature for 1~ 2 hours. Results: There were about 70% ~ 90% rod_shaped fresh viable cells, in which 40% ~ 60% were calcium homeostasis cells. In single calcium homeostasis cardiomyocytes calcium transients could be evoked by a stimulator and recorded with an LSM510 con focal microscopic system after in cubati on with fluo_4 AM. Conclusion: Aorta retrograde perfusion with collagenase II and pron ase is a proper method to procure sin gle calcium homeostasis cardiomyocytes from adult SD rat with normal physiological features, and fit for con focal microscopic Ca2+ imagi ng.[Key Words ] rat; cardiomyocyte; cell isolation; laser scanning con focal microscopy随着心脏疾病研究的不断发展，具备正常生理功能的单个心肌细胞已成为研究心脏代谢、功能、病理生理机制的重要基础，心肌细胞内钙离子浓度（［Ca2+ ］i）变化是一系列心脏疾病的诱因及病理基础。
基础医学虚拟仿真实验教学体系建设
基础医学虚拟仿真实验教学体系建设作者：李楠李平袁艺标来源：《科技风》2023年第32期摘要：为满足数字化背景下的个性化学习需求，建立多层次、阶梯式的基础医学虚拟仿真资源结构，转变教学模式，推动“以学生为中心”的自主学习生态的形成。
建设基于临床案例的功能数字人虚拟仿真项目，将基础与临床融合，引导学生应用基础知识分析临床问题。
完善虚拟仿真平台课程化学习与形成性评价功能，优化“形成性评价、持续改进”多维评价体系。
最后，探索跨校、跨地区的虚拟仿真实验教学项目共建共享机制，实现平台运行可持续发展。
新的基础医学虚拟仿真实验教学体系提升学生知识应用与迁移的能力，解决基础与临床实践的认知差距，形成实验教学“学习—评价—反馈—改进”的闭环联动考核体系，极大地满足“虚实结合”的教学体系化应用及个性化学习需求。
关键词：虚拟仿真；基础医学；实验教学体系近日，教育部发布《关于印发基础学科拔尖学生培养计划2.0基地（2021年度）名单的通知》，南京医科大学基础医学拔尖学生培养基地成功入选。
因此，加快培养基础学科拔尖人才旨在深入贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和中央人才工作会议精神。
基础医学是研究人的生命和疾病现象本质及规律的学科，是现代医学的基础，其实验教学显得尤为重要［1］。
实验教学质量的好坏将直接关系到学校高素质医学人才培养目标的实现。
目前，由于高校招生规模扩大，实验设备和硬件设施相对落后，甚至受医学伦理等条件限制，导致学生动手机会不够，无法完全满足基础医学实验教学的需求［2］。
教学内容层面，以验证性实验为主，各学科之间相互独立缺乏交叉融合，实验教学质量跟不上新的教学理念发展，综合发展和创新的空间受限［3］。
以教育信息化带动教学现代化是国家教育事业发展的战略选择。
“十四五”期间，教育的全面数字化转型已成必然趋势，虚拟仿真作为新兴的信息技术手段，能够有效地推动高等教育的高质量发展［4］。
面对“新—医科”“双一流”对基础医学人才的培养新需求，南京医科大学建立了多层次、阶梯式的基础医学虚拟仿真资源结构。
基于心肌细胞模型的心力衰竭仿真研究
浙江大学硕士学位论文基于心肌细胞模型的心力衰竭仿真研究姓名：黄冉申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：夏灵20050601摘要心力衰竭（ｈｅａｒｔｆａｉｌｕｒｅ，简称ＨＦ）是人类健康的最大威胁疾病之一，它的主要特征是心肌收缩力减小，心输出量降低。
心力衰竭情况下心肌细胞电兴奋的复极化和细胞内钙循环的蛋白表达会发生变异，而这些都可能导致致命性的心室心律失常。
近年的研究大大增进了我们对心力衰竭时心肌细胞离子通道和分子机制改变的理解，但心衰时细胞复极化的改变和心律失常之间的关系仍然是未知的。
此外心力衰竭对心脏机械功能的影响也很难用实验的手段研究。
作为生理实验的补充，计算机仿真可以克服许多实验上的困难。
在过去的十几年中，心脏电生理模型和力学模型逐渐成熟起来，被用于研究心脏的生理特性。
但是到目前为止，很少有人将两者结合起来研究心力衰竭情况下的生理、病理机制，特别是其对心脏力学特性的影响改变，其作用机制还不十分清楚。
本文首先在新的研究结果上修正了Ｈｕｎｔｅｒ—ＭｅＣｕｌｌｏｃｈ—ｔｅｒＫｅｕｒｓ（ＨＭＴ）心室肌细胞力学模型。
再分别将心室肌细胞电生理Ｌｕｏ—ＲｕｄｙｐｈａｓｅＩＩ模型和ｔｅｎＴｕｓｓｃｈｅｒ模型与修正后的ＨＭＴ模型相结合，使其可以在细胞层次上仿真快速收缩和慢速收缩两种心肌类型的电生理．力学特性。
再基于心衰情况下心室肌细胞离子通道特性和细胞透壁特异性的最新实验研究数据，修正了我们的人体心室肌细胞模型，使它可以仿真不同心室肌细胞类型在正常以及心衰情况Ｆ的电生ＰＥ特性，并用它仿真研究了心力衰竭’隋况下心室肌细胞透壁特异性的改变，评价了正常和心衰情况下细胞动作电位复极化时各主要离子电流的作用影响和其对细胞动作电位持续时间比率依赖性的影响。
最后以不同种类心肌在正常和。
ｔｌ，衰情况下仿真得到的细胞内钙离子浓度值为纽带，结合修正后的电生理一力学模型分别仿真研究了正常和心衰时快速和慢速心肌的力学特性的变化。
基于多维TCSPC技术的心肌细胞Ca~2+动力学研究
第25卷第4期深圳大学学报理工版Vol 125No 142008年10月JOURN AL OF SHE NZHEN UN I V ERS IT Y S C IE NCE AND E NGI N EER I NGOct 12008文章编号:100022618(2008)0420369207【生物医学工程】 收稿日期:2008205229;修回日期:2008209218 基金项目加拿大魁北克省心脏和中风基金资助项目(VV 25235);加拿大创新基金资助项目(6) 作者简介程 颖(62),男(汉族),安徽省黄山市人,北京大学深圳医院心血管外科副主任医师2y 6@13本文为第3届国际生物医学光学方法高级研讨会宣读论文基于多维TCSPC 技术的心肌细胞C a2+动力学研究3程 颖1,4,ABDULLA S 11,CHORVAT D 1J 1R 13,CHORVAT OVA A 11,2(1.蒙特利尔大学医学中心圣-贾斯廷医院研究中心,蒙特利尔H3T 1C5,加拿大;2.蒙特利尔大学儿科部,蒙特利尔H3T 1C5,加拿大;3.国际激光中心,伯拉第斯拉瓦81219,斯洛伐克;4.北京大学深圳医院心血管外科,深圳518036,中国)摘 要:采用Fluo 24和Ca 2or ange 标记细胞质及线粒体中的Ca 2+,通过多维时间相关单光子计数技术研究心肌收缩时Ca 2+动力学.结果表明,在心肌收缩后10～110m s 的Fluo 24荧光强度明显强于心肌收缩后1s 的荧光强度,归一化光谱和细胞自发荧光一致;静止状态下,成分荧光寿命时间和相关振幅在峰值540nm 波长处τ1=(0142±0101)ns (73±5)%,τ2=(2174±0167)ns (25±5)%,平均荧光衰减时间τm ean=0183ns;Ca 2orange 荧光峰值560nm ,加入线粒体呼吸链阻断剂Rotenone 后,10～110m s 的Ca 2orange 荧光强度显著降低.综合评估了心肌细胞收缩时细胞质和线粒体中荧光团的光谱及时间分辨荧光特性,该方法可为心肌收缩过程提供满意的光谱和时间分辨荧光记录,有助于理解细胞综合行为.关键词:时间相关单光子计数;线粒体;Ca 2+标记荧光;心肌收缩中图分类号:TP 2711+5 文献标识码:A 心肌兴奋-收缩偶联机制是心脏收缩和舒张的基础[1],会消耗大量能量.当心肌细胞在动作电位中去极化时,Ca 2+内流进入细胞内并触发Ca 2+诱发的Ca 2+释放(Ca 2+2induced Ca 2+2release,C I CR )机制,诱导从内质网中释放出大量的Ca 2+进入细胞质,聚集在细胞质内的Ca 2+结合到心肌收缩装置(如tr oponin C )激发心肌细胞收缩,并消耗掉ATP .当心肌细胞舒张时,Ca 2+经过内质网膜上的Ca 2+2ATP 酶和细胞膜上的Na +/Ca 2+-交换子被重新移入内质网和细胞外.心脏收缩的主要能源是ATP,大量的ATP (>95%)是由心肌线粒体生产的[223].对由线粒体、T -小管和心肌收缩装置所构成的复合结构功能已经有很详细的描述[4],线粒体在细胞的能量代谢、结构和功能改变上起着重要的作用.由自身原因或Ca 2+调节引起的线粒体容积增加,可致心肌肥厚[5],成为心血管疾病主要的风险因素,同时也会影响心肌细胞的兴奋性[627].因此,线粒体功能在细胞内Ca 2+信号调节和心肌收缩性方面起着重要作用.线粒体功能异常,可导致细胞内Ca 2+的动态平衡失调,出现心血管病理变化.清楚了解细胞内线粒体C a 2+调节作用,是合理治疗这些疾病的基础.然而,现在仍然缺少合适的手段监测细胞质和线粒体内C a 2+循环状态.本文使用新型光谱分辨时间相关单光子计数技术(ti me corr e lated single photo counting,TCSPC ),在心肌细胞收缩时直接快速地记录细胞内Ca 2+敏感的标记荧光,实验获得的数据和之前观察到有关Ca 2+敏感的标记荧光衰减结果一致[829].利用光谱和时间分辨的荧光特征研究病理状态下心肌线粒体能量代谢在Ca 2+调节中的作用,有利于促进对细胞综合行为的理解.1 材料与方法111 心肌细胞制备心肌细胞分离自13～14周大小的大白鼠左心室(Sprague 2Da w ley,Cha rles R iver ).大白鼠被断头处死后,将心脏取出并放置于Langendor ff 装置上,向心脏j z :A P 10790984:194.E m ai l :cheng ing 27ho t m ail com2008h ttp://o urna l .s u .e du .cn370 深圳大学学报理工版第25卷逆行灌注蛋白水解酶,然后将左心室心肌组织切碎,在蛋白水解酶溶液里继续消化至分离出存活的心肌细胞[10].上述操作在加拿大动物保护委员会(Cana 2dian Council f or the Pr otecti on of Ani m als or Canadian Council on Ani m al Care,CCAC )认可的动物保护和实验研究委员会(Com it éI nstitutionnel des B onnes P ratiques sur les A ni m aux en Recherche,C I B P AR )评估和指导下进行.通常,分离的心肌细胞在使用前保存于4℃冰箱内,且在分离后10h 内使用.在显微镜下心肌细胞显示完整的棒状外形和清晰的纹理,在激光刺激下细胞若能收缩,则可识别为存活细胞.112 试剂和溶液心肌细胞被置于基础细胞外液中进行实验,细胞外液组成为:NaC l 14010mmol/L,KCl 514mmol /L,CaC l 210mmol/L,MgC l 2110mmol/L,glucose 1010mm ol /L 和HEPES 1010mmol/L.用Na OH 调校至pH =7135.用313μm ol /L Fluo 24标记细胞15m in,用2μmol /L Ca 2or ange 标记细胞10m in,用1μmol /L Rotenone 作用于细胞3m in .大部分试剂购于加拿大Sigma 2A ldrich,Fluo 24和Ca 2orange (A M 2f or m )购于美国Molecular Pr obe s .113 实验装置用改进的快速测定光谱分辨的TCSPC 装置,快图 实验装置图F S 速记录心肌收缩时的荧光,实验装置如图1[11].皮秒(p s )激光二极管BD L 2475(Becke r &H ickl,Bost on E lectr onics,美国)发射出475n m ,20Hz 的脉冲激光作为刺激光源.实验同步使用Grass S 48刺激器(美国Grass I nstr um ents ),产生电脉冲刺激心肌细胞收缩和低频率调节激光.S48提供固定电流,分离的DS 22A刺激器(加拿大D igiti m er L td )置于快速外灌注的自制的(24±1)℃小池内的局部刺激电极,用015Hz 频率刺激区域内心肌细胞收缩.114 数据分析使用SPC I m age 软件(B ecker&H ickl,Bost on E 2lectr onic s,美国)对记录信号进行数据分析,用O rigin 710软件进行数据管理和统计分析.细胞稳态荧光光谱用每一通道的总光子计数评价.所有数据均以“平均值(m ean )±标准误(SEM )”形式表示,用Students t 2检验比较两组数据的平均值.2 结果与讨论211 心肌收缩时记录F luo 24标记的细胞质中C a 2+荧光信号在已知的Ca 2+动力学基础上[1],选择研究瞬间Ca 2+荧光信号.在心肌收缩时,快速(0～100m s 区间)记录细胞荧光变化,评价实验的可行性.用Ca 2+敏感荧光标记物Fluo 24研究心肌收缩时细胞质中Ca 2+动力学变化.在每个细胞收缩周期内,用475nm 激光照射细胞100m s,该时间为心肌细胞收缩的有效长度[12].同时,TCSPC 以在20Hz 激光脉冲刺激下的运转模式持续运行,如图2(a ).在心肌开始收缩后延迟10m s 是心肌收缩的高峰期,而在Fur a 22光谱荧光学习中,报道了在015Hz 连续电脉冲刺激下心肌细胞开始收缩后1s 处于稳定静止状态,如图2(b)[12].实验观察到,在心肌收缩后10m s 记录的同一细胞Fluo 24荧光信号(图2(c ))要显著强于心肌开始收缩后1s 录得的荧光信号(图2(d )),这证明在心肌收缩后10m s,有大量Ca 2+聚集在心肌细胞细胞质内,而在心肌细胞处于相对静止状态时,Ca 2+被重新移入内质网或移出细胞外,细胞质内Ca 2+浓度降低.212 心肌收缩时光谱分辨TC SPC 记录的F luo 24标记荧光为确定Fluo 24标记荧光团的位置,实验使用共聚焦显微镜(LS M 510Meta Zeiss,PlanNeofluar 63x /1,3oil;488nm line of A r :ion)记录F luo 24细胞荧光图像,显示荧光主要分布在细胞质内靠近T -小管的区域,证实F 2主要标记细胞质内的+,如图3()j z 1i g 1chema t i c se tupluo 4Ca 2a .h ttp://o urna l .s u.e du .cn第4期程 颖,等:基于多维T CSPC 技术的心肌细胞Ca 2+动力学研究371图2 心肌收缩时记录的F luo 24标记的细胞质C a 2+荧光信号F i g 2 F luor e scen t si gna l of Ca 2+lab led by F luo 24i n si de cy top l a s m dur i n g ca r d io m yocyte con tr ac tion图3 共焦显微镜图像和光谱分辨的TC SPC 记录的心肌收缩时的F luo 24标记荧光F i g 3 C onfoca l m i cr oscop i c i ma ge a nd spec tr o 2r e sol ved TC SPC record i n g of F l uo 24dur i ng ca r d i o m yocyte co n tra ct i on 使用光谱分辨的TCSPC 获得的F luo 24荧光显示,光谱峰值为540nm ,在心肌收缩开始后10～110m s 记录的荧光强度(n =5ce lls)显著强于心肌开始收缩后的荧光强度(=5)比较由5激光刺激静止心肌细胞产生的自发荧光(n =5cells ),F luo 24荧光信号显著强于自发荧光,而在心肌收缩后10m s 和1s 记录的心肌自发荧光无明显差异,如图3(b).归一化处理的Fluo 24标记荧光光谱和细胞的自发荧光光谱是一致的,如图3()时间分辨的F 2荧光光谱和用F 23标j z 1s n cells .47nm c .luo 4luo h ttp://o urna l .s u .e du .cn372 深圳大学学报理工版第25卷记的静止细胞荧光光谱是可比较的[8].在细胞稳定状态下,我们用双指数衰减模型识别出在540nm 放射波长处,荧光成分的寿命时间和相关振幅分别为τ1=(0142±0101)ns (73±5)%和τ2=(2174±0167)ns (25±5)%,平均荧光寿命衰减时间τmean =(τ1a 1+τ2a 2)/(a 1+a 2)=0183ns (n =9cells).而在瞬间细胞质Ca2+高峰时为τ1=(0147±0105)ns (57±5)%,τ2=(1170±0122)ns (37±5)%和τmean =0187ns (n =8sa mp les ).对照两组数据无显著性差异.本实验结果和以前观察到的用其他Ca 2+敏感荧光标记的荧光衰减过程是一致的[829].213 心肌收缩时原始记录的C a 2oran ge 标记线粒体Ca 2+荧光图4为光谱和时间分辨的F luo 24和Ca 2orange 荧光光谱原始记录信号.Ca 2or ange 荧光光谱弱于Fluo 24标记的Ca 2+荧光强度.共聚焦显微镜记录的Ca 2orange 标记细胞荧光图像显示,荧光主要分布在线粒体区域,证实Ca 2or ange 主要标记出线粒体内的Ca 2+分布,如图5(a ).图4 光谱和时间分辨的细胞质和线粒体C a 2+荧光光谱原始记录比较F i g 4 C om pa r isi on of spec tr o 2an d tem por a l 2r esolved Ca2+f luor escen ce spectr a i n cytopla s m an d m itochon dr ia图5 2标记的线粒体+荧光信号 F 5 F f +y 2j z Ca oran ge C a 2ig luore scence o Ca2l a bled b C a or angeh ttp://o urna l .s u.e du .cn第4期程 颖,等:基于多维T CSPC 技术的心肌细胞Ca 2+动力学研究373 Ca 2or ange 标记的线粒体Ca 2+荧光信号光谱峰值为560nm ,比较Fluo 24标记的Ca 2+荧光,光谱向长波长方向移动了约20nm ,而比较瞬间Ca 2+高峰时(10m s)和细胞稳定状态时(1s),即Ca 2+开始在细胞质内循环时,观察到Ca 2or ange 荧光信号无明显变化(数据从略).我们在细胞外溶液中加入Rotenone 1μmol /L ,Rotenone 是一种呼吸阻断剂,它可选择性地阻断线粒体呼吸链的第一复合体,减少线粒体的ATP 生产.使用Rotenone 3m in 后,在心肌收缩开始后10～110m s 记录的Ca 2or ange 荧光强度明显减弱(n =6ce lls).该结果显示线粒体功能被阻断后,线粒体内的Ca 2+浓度也相应减少,和以前观察到的在阻断线粒体呼吸链以后,Ca 2+从细胞器内移出到细胞质内以增加心肌的收缩性是一致的[13].214 同时记录细胞质和线粒体的C a 2+荧光信号接下来,我们将用共聚焦显微镜对Fluo 24和Ca 2or ange 双标记细胞中的Ca 2+,同时记录同一个细胞的Fluo 24和Ca 2orange 荧光信号.荧光图像与荧光光谱(图6)需要用多光谱分辨法从复合光谱中分离出各自标记的荧光光谱,图6(b )是光谱分离后的一个样本示意.我们前期曾用这种方法将Fluo 23标记荧光从心肌细胞的自动荧光中分离出来[8].图6 Fluo 24和Ca 2ora nge 共同标记的心肌细胞荧光图像F ig 6 F luor e scence i m a ges of ca r d i o m yocyte co 2l a beled by F luo 24a nd Ca 2or an ge结 语本文通过实验,分别评估了心肌细胞收缩时F luo 24标记的细胞质中Ca 2+荧光信号,及Ca 2orange 标记的线粒体中Ca 2+荧光信号的光谱和时间分辨的荧光特性.尽管心肌细胞收缩是一个快速过程(0～100m s 区间内)且荧光信号弱,但该方法在激光脉冲照射和电脉冲同步刺激心肌收缩时,仍提供了满意的光谱和时间分辨荧光记录,并从一系列心动周期循环中对荧光信号进行平均应用光谱和时间分辨的荧光特征研究病理生理状态下心肌线粒体能量代谢在Ca 2+信号调节中的作用,提出了心脏生理研究的新方法,有利于改善对细胞的综合行为的理解.参考文献:[1]Be rs D M.心脏兴奋2收缩偶联[J ].自然,2002,415(6868):1982205(英文版).[2]Gibbs C L .心脏能量[J ].生理学评论,1978,58(1):1742254(英文版).[3]S yW ,R F ,L GD 正常心脏和心脏衰竭中的心肌新陈代谢底物[]生理学评论,j z .tanle C ecchia A opaschuk .J .h ttp://o urna l .s u .e du .cn374 深圳大学学报理工版第25卷2005,85(3):109321129(英文版).[4]A ndrienko T,Kuzne ts ov A V,K aambre T,等.肌细胞中线粒体,肌原纤维和内质网复合构成功能的新陈代谢结果[J 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].贝塞斯达(美国):生物物理学学会,2004(英文版).Ab stra ct:100022618(2008)04203742E AI n vest i ga t i on of i n tracellu l ar ca lci um dynam i cs dur i ng car d i ac cell con tract i on by m ult i 2d i m en si ona l TC SPCCHENG Y i n g 1,4,ABDU L L A S 11,C HO RVAT D 1J 1R 13,and C HO RVATO VA A 11,21)R esearch Centre of CHU Sainte 2JustineU niversity of Montreal Montreal H3T 1C5Canada 2)D epart m ent of PediatricsU niversity ofMontreal Montreal H3T 1C5Canada3)I nternati o nal Laser Centre B ratislava 81219Sl o vakia4)D epart m ent of Cardiovascular SurgeryB eijing University Shenzhen Hos p ital Shenzhen 518036P .R .ChinaAbstrac t:Spectrally 2resolved ti m e correla ted single photon counting (TCSPC )technique was applied to investigate the changes of m it ochondria l vs cytosolic calcium.Calc ium 2sensitive fluor e scence p r obes Fluo 24and Ca 2or ange were used t o test cyt osolic and /or m itochondrial ca lcium dyna m ics .The r esults show tha t upon comparis on w ith steady state conditi ons (m easured 1s after the beginning of contraction),F luo 24fluorescence intensity is significantly ～f f ,y y f z ,2f F 2y f T j z higher when measured at 10110ms a te r the start o contraction a s calcium is elevated in contracting m oc tes .A ter nor mali ation ti m e res olved spec tra o the luo 4were measured and corrected b ce ll aut o luor e scence .heh ttp://o urna l .s u.e du .cn第4期程 颖,等:基于多维T CSPC技术的心肌细胞Ca2+动力学研究375 spectral maxi m u m wa s at540n m.For cells in steady state conditi ons labeled by Fluo24,the fluor e scence lifeti mes and their rela tive a mplitude s at e m ission wavelength of540nm we r e identified:τ1=0142±0101ns(73±5)%andτ2=2174±0167ns(25±5)%yielding the m ean lifeti me of the decayτmean=0183ns.The e m issi onm axi m um of m it ochondrial pr obe Ca2or ange wa s a t560n m.A t the sa m e ti m e,Rotenone,inhibitor of Comp lex I of the m it ochondrial respirat ory chain,was used and significantly dec r eased the fluorescence intensity a t500～580nm range,m easured at10～110m s after the start of contraction.We eva luated s pectrally2and ti m e2resolved fluorescence cha r acteristic s of cyt osolic and m itochondrial calc iu m2sensitive pr obes F luo24and Ca2or ange,r espec tively,in contracting cardiac m yocytes.This ne w appr oach p r ovides satisf actor y s pec trally2and ti me2resolved fluorescence recordings during cardi om yocyte contraction cycle s.Key words:ti m e correlated single photon counting(TCSPC);m itochondria;Calcium2sensitive fluorescence pr obes;ca r diomyocyte contr acti onR efer ences:[1]Bers D M.Cardiac excita ti on2contracti on coup ling[J].Na ture,2002,415(6868):1982205.[2]Gibbs C L.Cardi ac ene rgetics[J].Physi ol R ev,1978,58(1):1742254.[3]St anley W C,Recchi a F A,Lo pa schuk G D.M y ocardia lsubstrate me tabolis m in t he n o r ma l and failing hea rt[J].Physi ol Rev,2005,85(3):109321129.[4]A ndrienko T,Kuznets ov A V,K aam bre T,e t a l.Me ta2b olic consequences of functional comp lexes of m itochondria,m y ofibrils 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心衰大鼠心肌细胞对Ca 2+和异丙肾上腺素的反应
压下降 、 皮肤潮红 、 支气管痉挛等副作用， 这为组胺 的临床应用提供了安全保障。
参考文献 ：
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ｆ ｍ ａ ａｄｍ ｓ ａｅ Ｉ ｒ ［ ］ Ｂ Ｃ ｃｒ ２０ ， （ ） ｒ ｒ ｏ ｉ ｄｐ ｓ Ｉ ｔ Ｊ ． ｒ ａ ｅ ， ０ ６ ９ ２ ： ｏ ｎ ｅ ｈ ｉ ｌ ａ Ｊ ｎ ４
２１ ８—２ ６ ２．
［ ］ Ｂ ｎｔ ｎＦ Ｓｎ ｓ Ｄ Ｆｒ ｉ Ｍ， ｔ ．Ｈｓ ｍ ｎ ｏ ｉ ６ ｍ ｓｉ ， ａｔ ， ｅｅａ ｅ ｏＩ ｒ ｒ Ｌ ｅ ａ ｉａ ｉ ｃｍ ｎ １ ｔ ｅ ｂ ｅ ｄ
维普资讯
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２ ４・ ８
徐州医学院学报
Ａ Ｔ Ａ Ａ Ｅ Ｉ Ｅ Ｍ Ｄ ＣＮ Ｅ Ｘ Ｚ Ｏ ２０ ，７ ５ ＣＡ Ｃ Ｄ Ｍ Ａ Ｅ ＩＩＡ Ｕ Ｈ Ｕ ０ ７２ （ ）
组 胺是 炎 症 反应 介 质 之一 ， 能够 增 加微 血 管 壁
ｔ ｐ ｉ ８ ‘ ａ ｕ ｓ ｏ ｅｏ ｔｏ ｆｉ ｅｌｕ ｉ ｒ ｈｌ ａ ｂ ｄｇ ｙ ’ｆｒｔ ｕｃ ｍｅｏ ｎｔｒｅ ｋｎ一２ ｗ ｔ ｎ ｏ ｓ ｈ ｈａｄ ｉ ｉ ｈ ｕ ｉｔｍｉｅ ｉ ｍｅａｔｔｃ ｒｎ ｌｃ Ｌ ｃ ｒｉｏ ｗ ｔｏ ｔｈｓａ ｎ ｎ ｔｓａｉ ｅ ａ ｅｌ ａｃｎ ｍａ － — ｅ ｌ — －ｒａ ｔ ｎ ｓ
高血压大鼠心肌2型小电导-Ca2+-激活-K+通道蛋白（SK2）表达的变化
高血压大鼠心肌２型小电导 Ｃａ２＋ 激活 Ｋ＋通道蛋白（ＳＫ２）表达的变化张雯斐１，杨昌振１，胡鹏程１，陈 浩１，席 悦１，樊红琨２，章 茜２，杨 春２△（１．郑州大学临床医学系，河南郑州４５００００；２．郑州大学基础医学院生理学与神经生物学系，河南郑州４５００００）【摘要】 目的：观察高血压大鼠心肌细胞２型小电导 Ｃａ２＋ 激活 Ｋ＋（ＳＫ２）通道蛋白表达情况。
方法：１２只健康成年雄性ＳＤ大鼠随机分为对照组（５只）和实验组（７只），实验组采用Ｎ’ 硝基 Ｌ 精氨酸（Ｌ ＮＮＡ１５ｍｇ／（ｋｇ·ｄ））腹腔注射制备高血压模型，对照组以等体积生理盐水腹腔注射，每天称量大鼠体重，每周测量血压及心电图变化，４周后处死大鼠取心脏；采用Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔ的方法检测心肌ＳＫ２通道蛋白表达水平。
结果：给药４周后，与对照组相比，实验组大鼠血压明显升高（Ｐ＜０．０５），心电图ＱＲＳ时长和Ｒ Ｒ间期延长，实验组大鼠心房组织和心室组织ＳＫ２通道的表达均明显升高（１．１２±０．１８ｖｓ０．５２±０．９９，１．６４±０．２６ｖｓ０．９９±０．２２，Ｐ＜０．０５）。
结论：高血压模型大鼠心房和心室ＳＫ２通道表达增加，其可能是导致高血压模型大鼠出现心律失常的机制之一，为高血压疾病的治疗和预后提供新的思路和策略。
【关键词】高血压；ＳＫ２通道；大鼠；心肌【中图分类号】Ｒ３３１．３＋１ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１０００ ６８３４（２０１９）０４ ３８１ ００４【ＤＯＩ】１０．１２０４７／ｊ．ｃｊａｐ．５７１２．２０１９．０８１Ｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆ２ ｔｙｐｅｓｍａｌｌｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ Ｃａ２＋ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ Ｋ＋（ＳＫ２）ｃｈａｎｎｅｌｐｒｏｔｅｉｎｉｎｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｖｅｒａｔｍｙｏｃａｒｄｉｕｍＺＨＡＮＧＷｅｎ ｆｅｉ１，ＹＡＮＧＣｈａｎｇ ｚｈｅｎ１，ＨＵＰｅｎｇ ｃｈｅｎｇ１，ＣＨＥＮＨａｏ１，ＸＩＹｕｅ１，ＦＡＮＨｏｎｇ ｋｕｎ２，ＺＨＡＮＧＱｉａｎ２，ＹＡＮＧＣｈｕｎ２△（１．ＣｌｉｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００００；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙａｎｄＮｅｕｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＢａｓｉｃＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００００，Ｃｈｉｎａ）【ＡＢＳＴＲＡＣＴ】Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆ２ ｔｙｐｅｓｍａｌｌｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ Ｃａ２＋ ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ Ｋ＋（ＳＫ２）ｃｈａｎｎｅｌｐｒｏｔｅｉｎｉｎｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｖｅｒａｔｍｙｏｃａｒｄｉａｌｃｅｌｌｓ．Ｍｅｔｈｏｄｓ：ＴｗｅｌｖｅｈｅａｌｔｈｙａｄｕｌｔｍａｌｅＳＤｒａｔｓｗｅｒｅｒａｎｄｏｍｌｙｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｃｏｎｔｒｏｌｇｒｏｕｐ（ｎ＝５）ａｎｄｅｘ ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｇｒｏｕｐ（ｎ＝７）．ＴｈｅｒａｔｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｇｒｏｕｐｗｅｒｅｉｎｊｅｃｔｅｄｉｎｔｒａｐｅｒｉｔｏｎｅａｌｌｙｗｉｔｈＮ’ ｎｉｔｒｏ Ｌ ａｒｇｉｎｉｎｅ（Ｌ ＮＮＡ１５ｍｇ／（ｋｇ·ｄ））ｗｈｉｌｅｔｈｅｒａｔｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｇｒｏｕｐｗｅｒｅｉｎｊｅｃｔｅｄｉｎｔｒａｐｅｒｉｔｏｎｅａｌｌｙｗｉｔｈｉｓｏｍｅｔｒｉｃａｌｎｏｒｍａｌｓａｌｉｎｅ（１５ｍｌ／（ｋｇ·ｄ））．Ｔｈｅｂｏｄｙｗｅｉｇｈｔ，ｂｌｏｏｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍｏｆｔｈｅｒａｔｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｅｖｅｒｙｗｅｅｋ．Ａｆｔｅｒ４ｗｅｅｋｓ，ｔｈｅｒａｔｓｗｅｒｅｓａｃｒｉｆｉｃｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｈｅａｒｔｓ，ａｎｄｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＳＫ２ｃｈａｎｎｅｌｐｒｏｔｅｉｎｉｎｍｙｏｃａｒｄｉｕｍｗａｓｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙＷｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔ．Ｒｅｓｕｌｔｓ：Ａｆｔｅｒ４ｗｅｅｋｓｏｆａｄｍｉｎｉｓｔｒａ ｔｉｏｎ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｇｒｏｕｐ，ｔｈｅｂｌｏｏｄｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｇｒｏｕｐｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｅｌｅｖａｔｅｄ（Ｐ＜０．０５），ＱＲＳｄｕｒａ ｔｉｏｎａｎｄＲ Ｒｉｎｔｅｒｖａｌｗｅｒｅｐｒｏｌｏｎｇｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｏｆＳＫ２ｃｈａｎｎｅｌｉｎｔｈｅａｔｒｉａｌａｎｄｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｔｉｓｓｕｅｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｇｒｏｕｐｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｇｒｏｕｐ（１．１２±０．１８，１．６４±０．２６，Ｐ＜０．０５）．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：ＴｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｏｆａｔｒｉａｌａｎｄｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒＳＫ２ｐａｔｈｗａｙａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｉｎｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｖｅｍｏｄｅｌｒａｔｓ．Ｉｔｍａｙｂｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｌｅａｄｉｎｇｔｏａｒｒｈｙｔｈｍｉａｓｉｎｈｙｐｅｒ ｔｅｎｓｉｖｅｍｏｄｅｌｒａｔｓａｎｄｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｎｅｗｉｄｅａｓａｎｄｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｇｎｏｓｉｓｏｆｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｖｅｄｉｓｅａｓｅｓ．【ＫＥＹＷＯＲＤＳ】 ｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｏｎ； ＳＫ２ｃｈａｎｎｅｌｓ； ｒａｔ； ｍｙｏｃａｒｄｉｕｍ 【基金项目】国家自然科学基金资助项目（８１２７０２４８）【收稿日期】２０１８ ０６ １２【修回日期】２０１９ ０３ ０９ △【通讯作者】Ｔｅｌ：１５６１７８５１７９１，Ｅ ｍａｉｌ：ｙａｎｇｃｈｕｎ＠ｚｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 高血压是最常见的心血管病，是全球范围内的重大公共卫生问题，目前尚是人类无法解决的疾病之一。
慢性心衰大鼠心肌2型小电导-Ca2+-激活K+通道及Junctophilin 2表达的改变
Ｐｈｙｓｉｏｌ，２０１１，３００（１）：６０ ６１．［６］ＬｅＦｅｕｖｒｅＲ，ＢｒｏｕｇｈＤ，ＲｏｔｈｗｅｌｌＮ．ＥｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒＡＴＰａｎｄＰ２Ｘ７ｒｅｃｅｐｔｏｒｓｉｎｎｅｕｒｏｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＥｕｒＪＰｈａｒｍａｃｏｌ，２００２，７（４４７）：２６１ ２６９．［７］ＢｅｒｎａｒｄｉｎｏＬ，ＢａｌｏｓｓｏＳ，ＲａｖｉｚｚａＴ，ｅｔａｌ．Ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙｅｖｅｎｔｓｉｎｈｉｐｐｏｃａｍｐａｌｓｌｉｃｅｃｕｌｔｕｒｅｓｐｒｉｍｅｎｅｕｒｏｎａｌｓｕｓｃｅｐｔｉ ｂｉｌｉｔｙｔｏｅｘｃｉｔｏｔｏｘｉｃｉｎｊｕｒｙ：ＡｃｒｕｃｉａｌｒｏｌｅｏｆＰ２Ｘ７ｒｅｃｅｐｔｏｒｍｅｄｉａｔｅｄＩＬ １ｂｅｔａｒｅｌｅａｓｅ［Ｊ］．ＪＮｅｕｒｏｃｈｅｍ，２００８，１０６（１）：２７１ ２８０．［８］ＡｂｅＫ，ＫｉｍｕｒａＨ．Ｔｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅｒｏｌｅｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｓｕｌｆｉｄｅａｓａｎｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓｎｅｕｒｏｍｏｄｕｌａｔｏｒ［Ｊ］．ＪＮｅｕｒｏｓｃｉ，１９９６，１６（３）：１０６６ １０７１．［９］ＣａｓｅｌｅｙＥＡ，ＭｕｅｎｃｈＳＰ，ＢａｌｄｗｉｎＳＡ，ｅｔａｌ．ＤｏｃｋｉｎｇｏｆｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓｔｏｔｈｅＰ２Ｘ７ｒｅｃｅｐｔｏｒｆａｍｉｌｙｒｅｖｅａｌｓｋｅｙｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅｆｏｒｃｈａｎｇｅｓｉｎｒｅｓｐｏｎｓｅｂｅｔｗｅｅｎｒａｔａｎｄｈｕｍａｎ［Ｊ］．ＢｉｏｏｒｇＭｅｄＣｈｅｍＬｅｔｔ，２０１５，２５（１６）：３１６４ ３１６７．［１０］杨锐，贾强，刘小粉，等．硫化氢对大鼠糖尿病心肌病氧化应激及内质网应激的影响［Ｊ］．中国应用生理学杂志，２０１６，３２（１）：８ １２．［１１］马洁，沈慧，王璐，等．硫化氢保护被ＡＴＰ损伤的ＰＣ１２细胞［Ｊ］．中国病理生理杂志，２０１５，３１（７）：１２３１ １２３６．［１２］马洁，王娇娇，王璐，等．Ｈ２Ｓ抑制ＡＴＰ诱导的大鼠小胶质细胞活化及ＩＬ－１β的释放［Ｊ］．中国病理生理杂志，２０１６，３２（８）：１４０８ １４１２．［１３］Ｃｏｓｔａ ＪｕｎｉｏｒＨＭ，ＳａｒｍｅｎｔｏＶｉｅｉｒａＦ，Ｃｏｕｔｉｎｈｏ ＳｉｌｖａＲ．ＣｔｅｒｍｉｎｕｓｏｆｔｈｅＰ２Ｘ７ｒｅｃｅｐｔｏｒ：ｔｒｅａｓｕｒｅｈｕｎｔｉｎｇ［Ｊ］．ＰｕｒｉｎｅｒｇｉｃＳｉｇｎａｌ，２０１１，７（１）：７ １９．［１４］ＶｏｌｏｎｔéＣ，ＡｐｏｌｌｏｎｉＳ，ＳｋａｐｅｒＳＤ，ｅｔａｌ．Ｐ２Ｘ７ｒｅｃｅｐｔｏｒｓ：ｃｈａｎｎｅｌｓ，ｐｏｒｅｓａｎｄｍｏｒｅ［Ｊ］．ＣＮＳＮｅｕｒｏｌＤｉｓｏｒｄＤｒｕｇＴａｒ ｇｅｔｓ，２０１２，１１（６）：７０５ ７２１．【基金项目】国家自然科学基金资助项目（８１２７０２４８）【收稿日期】２０１７ ０２ ０６【修回日期】２０１７ １０ １９△【通讯作者】Ｔｅｌ：１３０４３９７５１５１；Ｅ ｍａｉｌ：ｑｉａｎｚｈａｎｇ＠ｚｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ慢性心衰大鼠心肌２型小电导 Ｃａ２＋ 激活Ｋ＋通道及Ｊｕｎｃｔｏｐｈｉｌｉｎ２表达的改变 樊红琨，罗天霞，杨阳，王国庆，常欢，马小芳，乔鹏，章茜△（郑州大学基础医学院生理学教研室，河南郑州４５０００１）【摘要】目的：检测慢性心力衰竭模型大鼠心肌细胞膜２型小电导 Ｃａ２＋ 激活Ｋ＋（ＳＫ２）通道和Ｊｕｎｃｔｏｐｈｉｌｉｎ２（ＪＰ２）蛋白表达的变化，为人类心力衰竭机制的研究和针对性的治疗提供新思路。
最新2008研究生循环生理2：心肌细胞钙信号和ECC-PPT文档
11
（3）转运模式
正向/前向Na/Ca交换
（钙外排模式）
3
反向Na/Ca交换
（钙内流模式）
3
12
决定Na/Ca交换方向 的主要是膜两侧 Na+浓度、 Ca2+浓度和膜电位： ◆当Em<ENCX时，钙外排：
－静息状态 －AP大部分时间
◆当Em>ENCX时，钙内流： －AP最初1-3ms －病理情况、药物作用 使Nai↑
• P型-钙通道 （ICa－P） 小脑Purkinje细胞 • Q型-钙通道 （ICa－Q） 神经细胞 • R型-钙通道 （ICa－R） 神经细胞
5
1.L型钙通道
• 阈电位：-40- -30mV
• 慢通道：
激活慢（20－30ms）,
失活更慢（100－300ms），
开放持续时间长
↑
long lasting current
35
3）PLB的磷酸化解除了它对SR钙泵的抑制，提高了 SR钙泵摄取Ca2+的速率。
4）TnC的磷酸化导致其对Ca2+的敏感性下降。 3）4）作用可加速钙瞬变降支的速率，称为正性松弛
效应（positive lusitropism),可提高心肌的舒张功能.
2.提高cAMP水平的途径：
（1）激活AC 交感-肾上腺髓质系统、雨蛙素、胰高血糖素、前
使钙泵与Ca的亲和力增高，转运速率加快。 PKA、Ca-CaM(钙调素)依赖性蛋白激酶、PKC和PKG 可使 受磷蛋白磷酸化。
28
（三）肌浆网腔内钙结合蛋白
➢ 以钙扣压素（集钙蛋白 calsequestrin）含量最高，主 要存在于JSR。心肌钙扣压素由391个氨基酸残基组 成，其结构上的主要特征是28%的氨基酸残基是酸性氨 基酸。
Na_Ca_2_交换体重构与心力衰竭_王军奎
[ 6]
稳 态 遭 到 破 坏, 主 要 表 现 为
利 用转基
2+
转运 功能 明显 增强 , 而 SR Ca
2+
泵 mRNA 及
2+
电流密度无明显改 变。NCX mRNA 与其蛋 白
表达之间有较 好的 相关 性 , 说明 这种 上调 发 生在 翻译 前 水
研究生 , 研究方向为心脏电生理及介入治疗。
Na+ / Ca2+ 交换体 重构与心力衰竭 衰模型上 发现 NCX 蛋白 水 平 较 对照 组 升 高 2 倍 , 但在 SR Ca
达。所有三种 NCX 蛋白具有 70% 的氨 基酸 序列同 源性 , 因 此分子结构 非常相似 , 通过异 源表达 系统分 析 , 它 们也 有着 非常相似的功能特性 [5] 。另外 , NCX 的表达随个体发育而改 变 , 出生时 表达最强 , 此后 则逐渐下降。 Reed 等 现 NCX 的基因表达在出生时是成年期 的 2 倍。 2 NCX 的电生理特性及功能 NCX 可同时携带 3 个 Na+ 和 1 个 Ca2+ 在 细胞膜的 两侧 移动 , 具有正向和逆向两 种转 运模 式 , 正向转 运时 3 个 Na+ 进膜 , 1 个 Ca2+ 出膜 , 逆向则相 反, 因此 伴随离子移 动的同时
2+ 10]
。
稳态 非常 重要 ,
对人、 兔及豚鼠 的研 究表明 舒张 期内 SRCa2+ 泵 从胞 浆内 转 运出 70% 的 Ca2+ , NCX 约 28% , 而 肌膜 Ca2+ 泵 及线 粒体 的 单向转运体 各占 1% [ 9, 11] 。可见 NCX 和 SRCa2+ 泵的共同 作 用保证了心肌细胞的 松弛。也 有研究 表明在 动作电 位的 早 期通过 NCX 逆向转运形成的 Ca2+ 内流 可以触 发 SR Ca2+ 释 放 , 此与收缩功 能相关 , 但在正 常生理 情况下 这种作 用可 能 并不重要 [ 8] 。 3 心衰时 NCX 的重构 心衰时 心 肌 细 胞的 Ca Ca
急性分离大鼠心室肌细胞的Ca2电流和细胞内Ca2浓度解读
急性分离大鼠心室肌细胞的Ca2+电流和细胞内Ca2+浓度[ 08-10-22 14:26:00 ] 作者：林默君刘晓如编辑：studa20【摘要】目的在急性分离SD大鼠心室肌细胞上,检测Ca2+电流(ICa)和Ca2+浓度\[Ca2+\]i的变化。
方法改良Langendroff法,用含胶原酶I(1750 U/mL)和蛋白酶ⅩⅣ(0.28 mg/mL)的无Ca2+台氏液经大鼠主动脉循环灌流法,急性分离大鼠心室肌细胞;采用全细胞膜片钳技术记录心室肌细胞的ICa,动态细胞荧光成像技术检测心室肌细胞\[Ca2+\]i的变化。
结果在20 min内新鲜分离大鼠心室肌细胞,全细胞膜片钳技术可记录电刺激引起心室肌细胞的ICa,1μmol/L异丙肾上腺素可显著增加ICa;并观察到心室肌细胞\[Ca2+\]i以及电刺激增强\[Ca2+\]i的效应。
结论大鼠心室肌细胞急性分离方法简便实用,所分离的心室肌细胞形态和功能正常,适用全细胞膜片钳和动态细胞荧光成像技术检测实验。
【关键词】心室心肌钙钙通道膜化钳术 Fura 2成年大鼠心室肌细胞的急性分离是心肌功能研究的常用技术,以往的分离方法步骤多,时间较长,消化酶用量较大[13]。
笔者介绍一种更为简便实用的改良Langendroff法,经主动脉消化酶恒流循环灌流的成年大鼠心室肌细胞的急性分离技术,并应用全细胞膜片钳技术记录心室肌细胞的Ca2+电流(ICa)以及异丙肾上腺素对ICa的影响以检测其电生理学特性,通过观察电刺激对心室肌细胞胞内Ca2+浓度([Ca2+]i)的影响实验,介绍细胞动态荧光成像系统的使用方法。
1材料与方法1.1材料1.1.1动物健康SD大鼠,雄性,体质量250~300 g(上海斯莱克实验动物有限公司)。
1.1.2主要试剂与仪器胶原酶I(1750 U/mL,美国Gibicol公司),蛋白酶ⅩⅣ(0.28 mg/mL,美国Sigma公司)。
河豚毒(TTX,美国Calbiochen公司)。
人心肌肌钙蛋白C两种突变转基因小鼠模型建立与对比分析
人心肌肌钙蛋白C两种突变转基因小鼠模型建立与对比分析高珊;陈伟;刘宁;葛文萍;高翔;吕丹;张连峰;董伟【摘要】Objective To established cardiac-specific transgenic mice of the cTnC D145E and cTnCG159D and compare the HCM and theDCM.Methods The cTnCD145E and cTnCG159D were generated by site-directed mutagenesis and the transgenic plasmids were constructed by insertion of the mutant genes under the control of α-MHC, which is a myocardium specific promoter.The transgenic mice were generated by microinjection and were all maintained on a C57BL/6J genetic backgroud .The cardiac structure and function of the transgenic mice were compared and analysized by echocardiographic and pathological observation at different ages .Results The cTnCD145E and cTnCG159D transgenic mice were established and developed to HCM and DCM, respectively, with aging.The left ventricular end-systolic volume (ESV) and left ventricular end-diastolic volume ( EDV) decreased and ejection fraction ( EF) and left ventricular end-systolic posterior wall thickness (ESPWT) increased in the cTnCD145E transgenic mice, while EDV and ESV increased and EF and ESPWT decreased in the cTnCG159D transgenic mice at 12 months of age.Conclusions Cardiac-specific human cTnCD145E transgenic mice showed HCM phenotypes , and cardiac-specific human cTnC G159D transgenic mice showed DCM phenotypes , which can be used as different models for comparative study of the pathogenesis of cardiomyopathy .%目的：为建立心肌组织特异性表达人cTnCD145E和cTnCG159D突变基因转基因小鼠，为对比分析两种不同心肌病的发生发展建立模型。
心肌细胞钙离子的实时动态观察
心肌细胞钙离子的实时动态观察【摘要】目的：对SD乳鼠心肌细胞Ca2+在低温条件下进行实时动态观察，为建立低温下心肌细胞钙离子运动模型提供实验依据。
方法：采用荧光技术分别于37 ℃，24 ℃环境中对分离培养的SD乳鼠心肌细胞胞内Ca2+进行动态观察。
结果：心肌细胞在体外呈集落生长。
正常条件下，集落中无钙波产生，集落细胞同步搏动；当在24 ℃的低温环境下，集落中个别细胞先发生钙波，随后集落细胞同步搏动。
结论：低温下个别细胞产生的钙波可能对其所在集落细胞的同步搏动有诱导并维持其搏动的作用，这为研究心肌的起搏与传导提供了最简单的模型。
【关键词】心肌细胞；钙离子；钙波低温麻醉是器官移植的有效手段，但低温麻醉产生的心温降低常会导致心搏停止、心室纤颤和严重的心律失常，这给低温麻醉和器官移植等临床应用带来了局限性。
据报道，人和许多非冬眠哺乳动物心脏保持节律收缩的最低温度为20℃~28℃[1]。
Ca2+对心肌细胞的搏动具有关键作用，细胞搏动的紊乱常表现为胞内Ca2+流的紊乱[2~6]。
因此，在适度低温条件下对心肌细胞胞内Ca2+进行实时动态观察将具有重要意义。
而目前，国内外此方面的报道甚少。
近年来，随着高灵敏度探针flou-4/AM eater和激光扫描共焦显微镜（laser scanning confocal microscope，LSCM）的运用，为胞内Ca2+的实时动态观察提供了可靠手段。
本实验通过分离培养SD乳鼠心肌细胞，用Fluo-4钙离子探针标记后，于37 ℃、24 ℃环境温度中在LSCM下对胞内Ca2+运动进行实时观测，为建立低温下心肌细胞Ca2+运动模型提供基础，从而为探讨低温下的心肌细胞起搏机理提供实验依据。
1 材料与方法1.1 实验材料与仪器：SD乳鼠购自四川大学华西实验动物中心；粗制二型胶原酶购自Gibico公司；新生小牛血清，M199培养基，flou-4/AM eater Ca2+探针试剂盒均购自Invitrogen公司；taurine购自上海生工。
心律失常模型的复制和解救(清晰详实)
优质医学
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一、实验目的
1、掌握心律失常动物模型的制备。 2、掌握利多卡因抗心律失常的作
用机制。 3、了解心律失常的心电图变化。
优质医学
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二、实验原理
（一）心肌细胞生物电产生的机理。 （二）氯化钡引起心律失常的机理。 （三）利多卡因抗心律失常的作用机
理。
优质医学
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（一）心肌细胞生物电产生的机理
1、什么是静息电位？
-90mV 30mV
0期（去极化）
（除极）
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心室肌细胞动作电位产生的机制
细细胞胞膜膜上上的的NNaa通＋ 通道道失失活活，K，通道 K开＋通放道， 开放，
KK+外+流外。流
30mV 0mV
1期（快速复极初期）
优质医学
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心室肌细胞动作电位产生的机制
细胞膜上的Ca＋ 通道被激活，
CKa++内外流流；， 细C胞a2膜＋内上流的K＋
静息时细胞 膜内外处于 什么状况？
优质医学
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优质医学
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3)PK大于 PNa 50－100倍
2）细胞膜对离 子的通透性不 同。
1）细胞膜内外 离子分布不均。
优质医学
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优质医学
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定义：心肌细胞在未受到刺激时， 细胞膜两侧所存在的电位差，称为 静息电位，它是K＋的平衡电位。
Na+
+++++++++++++++++++ - - -- - - - - - - - - - - - - - - -
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第２卷 １ ２０ ０８年
第 ２期 ４月
航 天 医 学 与 医 学 工 程
Ｓ ａ ｅ Ｍｅ ｉ ｉｅ＆ Ｍｅ ｉａ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｐ ｃ ｄ ｃｎ ｄ ｃ ｌＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ｎ
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究心肌 细胞 中 Ｃ “的 动 态变化是切 实可行 的 。 ａ
关 键词 ： 心肌 细胞 ； ａ ； Ｃ “ 细胞培 养 ； 图像 采集 ； 图像 处理 ； 电路 模 拟 ； 电路 仿 真 中图分 类号 ： ３ ９ Ｔ ３ １９ Ｒ １ ； Ｐ ９ ． 文献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ２０ ３ （ ０ ８ ０ －１７０ Ａ １０ －８ ７ ２ ｏ ）２０ ３ －５
Ｃｒｕ Ｓｍｕａｉｎ ｏ ｙ ａ ｃ Ｍｏ ｅ ａ ｉ ｏ ａｄ ｌＣ ｌ Ｆ ｈ ｑｎ Ｉ ｉ ．Ｌ Ｏ Ｄ ． ｉ 缸 ｉ ｌ ｏ ｆＤ ｎ ｍｉ ｃ ｔ ｄ ｌ Ｃ “ ｎ Ｍｙ ｃ ｒｉ ｅ１ ＡＮ Ｚ ｉ ｉ，Ｘ Ｅ Ｍ ｎ ｆ ｏ ａ ． — ｇ Ｕ ａ ＿ ｓ ｅ ｇ，ＨＥ Ｘｉｏ ｈ ｉ Ｓｐ ｃ ｅ ｉｉｅ ＆ Ｍｅ ｉａ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ， ０ ８． １ ２） １ ７～１ １ ｈｎ ａ — ａ ． ａ ｅ Ｍ ｄｃｎ ｄｃ Ｉ ｎ ｉｅ ｒ ｎ ２ ｏ ２ （ ：３ ４ Ａｂｔａ ｔ ０ｂｅｔ ｅＢ ｓ ｄｏ ｈ ｎ ｌ ｉ ｏ ｈｅ ｉ ｎ ｉｎ（ 一 ｓｒｃ ： ｊｃｉ ａ ｅ ｎｔ ｅａ ａ ｓ ｆ ｒｅ ｄｍｅ ｓ ｖ ｙ ｓ ｔ ｏ ３ Ｄ）ｄ ｎ ｍｉ ｉ ｇ ｓｏ ａ ｉ ｍｖ ｙ ａ ｃ ｍａ ｅ ｆＣ “ ｎ —
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心 肌 细 胞 Ｃ ２ 动 态 模 型 的 电路 仿真 ａ＋
樊智 勤 ， 谢 明， 罗代 升 ， 小海 何
（ 川大学电子信息学院图像信息研究所 ， 四 四川 成 都 ６ ０６ ） １０４
摘要 ： 目的 分析 心肌 细胞 Ｃ “ （ ａ ） ａ Ｃ “ 的三 维动 态 图像 ， 用 电路 理论 与技 术 ， 建 心肌 细胞 Ｃ “ 动 态 应 构 ａ 的 电路 模 型并仿 真 。方法 首 先利 用激光 扫描 共 焦显 微 （ Ｓ Ｍ） 维 成像 系统 采 集 活体 心肌 细 胞 Ｃ “ ＬＣ 三 ａ 的三 维 荧光 图像 ， 并对 所 采 图像 运 用 图像 处 理技 术得 出心 肌 细 胞 Ｃ “ 的 三 维 动 态 图 ； ａ 然后 通 过研 究 Ｃ “特 性 参数 与 电路 元 器件 间的模 拟 关 系， 建 出 电路 模 型 ； ａ 构 最后根 据 图 中的信 息 计 算 电路 元 器件 的 参数 ， 并代入 所 建 电路模 型 中进行 仿 真 。结果 实验得 到的 仿真 波形表 明本 文 所构 建 的 电路 模 型 能够 有 效仿真 Ｃ “ 动 态变化 ， ａ 同时还 能反 映 心肌 细胞 的 电生理 。结 论 本 实验 表 明通 过 电路 理 论 与技 术 来研