心肌组织死亡细胞分布对窦房结搏动信号传导功能的影响

本文利用Zhang等人构建的兔子心脏窦房结–心房细胞完整的二维解剖模型,通过计算机仿真模拟研究了死亡细胞分布对心脏起搏和传导的影响。模拟结果发现,一方面,利用该模型可以重现有生理缺陷的心脏体系异常搏动现象,例如老龄化的心脏因部分心肌细胞死亡数达到一定比例时所引起的窦房结传导受阻,甚至会产生心脏瘁死现象。另一方面,我们可以通过分析心肌组织中死亡细胞的分布情况,了解其对心脏搏动功能的影响:在神经系统分泌一定浓度的乙酰胆碱调节作用下,心肌组织中细胞死亡达到一定比例时,引起起搏活动的传导阻滞与死亡细胞的空间分布密切相关。其不仅与组织中某区域内细胞死亡数及占正常细胞比例大小成正比,而且还与离死亡细胞所在位置的距离成反比。最后我们讨论了不同乙酰胆碱浓度对这种分布效果的影响。上述结果将有助于揭示复杂的心脏体系异常搏动的内在形成机理,并为病态窦房结综合症的临床诊断和预防提供一定的理论指导。

酸碱平衡失调对窦房结起搏活动的影响

本文采用兔子心脏的窦房结–心房组织完整的二维细胞解剖模型,通过计算机仿真模拟研究了酸碱平衡失调对细胞膜电压形成及传导过程的影响。模拟结果显示,一方面,可以观测到,当机体呈现一定程度的酸中毒或碱中毒时,窦房结起搏活动发生阻滞,这与临床上酸碱平衡失调引起心血管系统的功能障碍相吻合;另一方面,可以通过引入适当的外界低频信号刺激来消除这种死振,从而让窦房结组织重新恢复正常搏动功能。上述结果将有助于揭示酸碱平衡失调对复杂的心脏体系内在机能的影响,对人类心血管疾病的临床诊断与治疗有一定的理论指导作用。

二维莫尔超晶格中的非线性霍尔效应

1879年发现的霍尔效应是凝聚态物理学中最古老也是最重要的领域之一.最近发现的非线性霍尔效应是霍尔效应家族的新成员.与大部分需要打破时间反演对称的霍尔效应不同,非线性霍尔效应存在于少数空间反演破缺但仍具有时间反演对称的系统中,并且因其高频特性和不需额外施加磁场而在诸多领域具有令人期待的应用前景.然而,除空间反演破缺以外,非线性霍尔效应对材料对称性的要求十分苛刻,只在极少数材料中观测到了由贝里曲率偶极矩产生的非线性霍尔效应.近年来快速发展的范德瓦耳斯堆叠技术为剪裁和调控晶体的对称性,制备具有特殊物理性质的人工二维莫尔晶体提供了一个崭新的途径.本文主要围绕二维莫尔超晶格结构在实现非线性霍尔效应方面的特性,介绍了近年来理论和实验上石墨烯超晶格以及过渡金属硫族化合物超晶格中非线性霍尔效应的研究进展,并展望了未来基于二维莫尔超晶格材料的非线性霍尔效应的研究方向和应用前景.

心室钾通道电流对室性心律失常的影响及调控

本文采用犬心室外膜细胞模型,仿真模拟了不同剂量药物阻滞钾通道电流(iKr和iKs)对室性心律失常产生的影响及调控作用。结果发现,适当阻滞钾电流可减轻室性心律失常,甚至使心律恢复正常。然而,若药物剂量使用过大,过度阻滞钾电流,则会引起早期后除极(earlyafterdepolarization,EAD)的产生,导致室性心律失常症状的加重。此时,我们可以通过调节细胞外钠离子浓度([Na+]o)和晚钠电流(iNaL)等方法来减轻或消除这种负面影响。

酸浓度及温度对病窦综合征影响的仿真研究

目前对于SCN5A基因突变导致窦房结(SAN)起搏功能异常的有效治疗仍在探索之中。本文以二维兔子SAN-心房细胞实验解剖模型为基础,考虑基因突变的存在,合理引入体系的酸浓度和温度的影响,研究了体系酸浓度及温度对病态窦房结综合征(SSS)的调节作用。结果表明:位于SCN5A基因上的两个位点(T220I和delF1617)的异常使得Na+电流减少,导致SAN的起搏功能异常;适当调节体系的酸浓度及温度,一方面可使得相应膜电流增加,另一方面也可增大因突变而减小的Na+电流,从而使SAN组织异常的搏动恢复到正常状态。模拟结果表明SAN体系的异常搏动机制与离子通道间的SCN5A基因突变密切相关,而体系的酸浓度与温度则有一定的调节作用,该模拟结果可为临床上医学诊断和治疗提供一定的理论依据。