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心室传导系统

MiHeart  · 公众号  ·  · 2024-11-30 15:27

正文

HeartRhythm上新出了一篇综述,由NYU(New York University) Langone Health的Glenn I. Fishman教授撰写,题为“Top stories on advances inunderstanding ventricular conduction system development, physiology, arrhythmogenesis, and therapeutics”。也算是最新的总结,就来斗胆引用下。

心室传导系统(VCS)对高度同步的心肌兴奋和收缩至关重要,影响VCS结构和功能的先天性和后天性疾病是造成大量心律失常的原因。本文中,Fishman教授重点介绍了5项最新发表的研究,有助于对VCS形成、功能、病理生理和治疗的理解。

Nkx2-5在His-Purkinje系统中的功能丧失

Nkx2-5编码一个同源框转录因子,该因子在心脏发育过程中起着至关重要的作用,Nkx2-5突变可产生先天性缺陷,其中就包括了传导障碍。在法国研究者于2023年发表的文章中,他们使用Cx40-CreERT2驱动基因来抑制新生小鼠VCS中Nkx2-5的表达,随之观察到心尖VCS发育不全和一组快速传导标记物(包括Cx40和Hcn4)的表达逐渐丧失,提示了先天性传导系统疾病可能引起继发性收缩障碍。原文中提到,法国研究者选择将Tamoxifen(他莫西芬)10ul腹膜内注射至新生小鼠幼崽中,以制备Nkx2-5 VCS缺陷小鼠。

图1 Nkx2-5 VCS条件缺失小鼠出现Purkinje网发育不全。上:3个月大的对照组和Nkx2-5 VCS小鼠心脏打开左心室后Cntn2的免疫荧光染色,Cntn2即是已知的传导系统细胞表面标志物接触蛋白2;下: 对照组和Nkx2-5 VCS小鼠在E18.5时Cre诱导后心室Cx401细胞的遗传谱系追踪,显示YFP1细胞分布在浦肯野纤维网中


His束起搏和室性心律失常的治疗

可兴奋间隙(Excitable gap,EG)的定义是两个连续去极化波之间的兴奋组织,已知EG对于维持致命性室性心律失常的折返至关重要。在另一篇法国研究者的报道中,采用计算机模拟人体双心室模型,测试了快速His束起搏(HBP)是否能抑制His-Purkinje网(HPN)中的EG,研究者们发现HBP能够减少正常、LBBB和RBBB模型中,HPN和心肌中的平均EG,从而抑制室性心律失常的折返,提示了快速HBP可能是一种新型抗心律失常和除颤策略 (这倒确实是个新思路) 。研究者们还建议,根据局部心电图动态改变而改变起搏周期长度,可能会进一步提升HBP抗心律失常的有效性。

图2 该研究的中心图


儿茶酚胺敏感性多形性室性心动过速(Catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia,CPVT)的解剖学起源

CPVT是一种心律失常综合征,由基因突变引起,其特征是异常的肌浆网钙释放,引起延迟后去极化(Delayed afterdepolarization,DAD)。既往研究显示,VCS内的Purkinje细胞是其触发来源。在2022年发表的一篇Fishman教授也参与的文章中,研究者们敲除了小鼠Purkenje细胞和心肌细胞中的钙结合蛋白后,发现小鼠会出现严重的CPVT表型。而另一方面,心内膜下化学消融,或恢复Purkinje细胞相邻的心内膜下心肌细胞中的钙调蛋白表达,可防止CPVT。因此,作者们认为,CPVT中的异位搏动可能是通过一种尚未被认识的组织机制在Purkinje心肌交界处产生的,即心室心肌中的DAD触发了相邻Purkinje细胞中的完整动作电位,如下图3。

图3 该研究的中心图


VCS中表达多巴胺 beta-羟化酶(Dbh)的心肌细胞

VCS内转录和功能异质性的程度尚未完全确定。Fishman教授引用了2023年,由西南医科大学的老师们发表于Nature Communications上的文章,文中中国研究者们确定了表达Dbh+的心肌细胞,而这里的Dbh编码多巴胺 beta-羟化酶,该酶则可将多巴胺转化为去甲肾上腺素。研究者们证实了这些Dbh+心肌细胞在VCS内富集,并作为心脏传导系统(Cardiac conduction system,CCS)的一部分发挥作用。

心脏传导系统CCS的体内可视化与定位

这个问题,笔者也曾写过 房室传导系统的三维尝试 一文。目前,很遗憾尚无办法在术中实时区分CCS和周围的心肌 (只能切下来看~) ,因此意外损伤仍在所难免。在2022年美国研究者的一篇报道中,他们尝试设计了针对CCS的靶向抗体染料结合物,同样利用了已知的Cntn2,生成了靶向抗体-染料结合物“mCntn2-800”,并尝试对小鼠CCS进行差异基因表达分析。我们都知道,使用与荧光染料结合的分子靶向抗体进行光学成像,是转化医学领域的一门新兴技术,也已被广泛应用于肿瘤诊断和图像分析,此处看来在心脏传导系统成像中也有很大的用武之地, 当然什么时候能运用到活体术中就更好了

图4 对小鼠进行mCntn2-800全身注射后,对完整的小鼠心脏进行光学透明化和3D提及分析,显示整个CCS均可被高分辨标记。SAN,sinoatrial node,窦房结;AVN,atrioventricular node,房室结;INT,internodal tracks,结间束;LAVRB,left AV ring bundle,左AV束;PF,Purkinje纤维;RAVRB,right AV ring bundle,右 AV束


那么,今天就写到这。



引用文献:

1. Glenn I. Fishman. Top stories on advances in understanding ventricular conduction system development, physiology, arrhyrhmogenesis, and therapeutics. Heart Rhythm. 2024;21:2619-2621.

2.







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