氧化CaMKⅡ人类心室细胞模型的建立与电生理的仿真研究

钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(Calcium/Calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ,CaMKⅡ)是一种主要表达于心脏中的细胞信号分子,氧化激活的CaMKⅡ与多种致心律失常心脏疾病密切相关。为了分析氧化CaMKⅡ对于细胞电生理的影响,结合CaMKⅡ激活的生物化学动力学特征,开发了氧化CaMKⅡ人类心室细胞模型,模拟仿真研究活性氧(Reactive oxygen species,ROS)增强情况下,离子电流、细胞内钙循环和细胞膜动作电位的变化。仿真结果发现,当ROS的浓度升高时,CaMKⅡ的激活量增加,细胞质和肌浆网钙离子浓度升高,动作电位缩短。本模型为研究CaMKⅡ致心律失常提供了量化分析手段,构建了微观分子功能改变与宏观细胞动作电位变化之间的定量关系,具有重要的理论和应用价值。

心脏收缩调节刺激对心肌细胞钙动力学的影响

目的通过计算机理论模拟心肌细胞电生理模型,在心肌动作电位(AP)绝对不应期内施加非兴奋性电刺激,观察胞内自由钙离子浓度变化及心脏收缩调节。方法在人心室细胞电生理模型的基础上,根据近年相关实验成果,通过改造以模拟衰竭心肌细胞的电生理特性。结果改造后模型的AP和胞内钙浓度变化,和临床发现非常相似。心脏收缩调节刺激大大增强了钠-钙交换器活性,在AP间期更多的钙离子经过此交换器进入胞内,逐拍提高了肌浆网内的钙浓度峰值,因而下一搏中有更多的钙离子释放到胞浆中,从而逐渐提高了细胞内的自由钙浓度,最后收敛于一个稳定值,AP的延长和胞内钙活动密切相关。结论适宜的AP绝对不应期刺激能提高肌浆网内钙的集聚,增强心肌收缩。

绝对不应期电刺激对心室肌细胞内Ca^(2+)浓度影响的计算机仿真研究

目的在心肌兴奋的绝对不应期给予电刺激,虽然不会引发兴奋,但可通过电-机械偶联机制增强心肌收缩力,改善心脏功能。本文采用心室肌细胞的LR91模型,通过计算机仿真方法,在动作电位绝不应期的不同时间给予不同形式的电刺激,以探讨其与细胞内Ca2+浓度的关系,初步研究了绝对不应期电刺激的作用机制。方法在心室肌细胞LR91模型上加脉冲宽度为1·5ms、电流强度为-30μAcm-2的刺激(S1),引起细胞兴奋,从动作电位0相75ms之后,分别加入复极化刺激、除极化刺激、先复极化后除极化对称双向刺激(S2)。结果在绝对不应期加复极化刺激可明显增加Ca2+内流。绝对不应期刺激脉冲的幅度、宽度以及与动作电位0相上升支之间的时间间隔对细胞膜内Ca2+浓度影响较大。结论在绝对不应期适时加载幅度和脉宽适宜的复极化刺激脉冲可增加细胞膜内Ca2+的浓度。绝对不应期的复极化刺激引起Ca2+通道的电驱动力增加是Ca2+内流加大的主要原因。