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盐城籍院士陈义汉团队获重大科学发现

盐城籍院士陈义汉团队获重大科学发现
2021年04月13日 21:16 新浪网 作者 盐城晚报的微博

  盐城籍院士陈义汉团队研究发现谷氨酸递质系统控制心电活动,为心律失常防治带来了新的理念。这是记者4月8日从同济大学获悉的。

  心电活动驱动心脏收缩,心电活动的紊乱可以导致多种多样的心律失常甚至心源性猝死的发生。正常情况下,人类个体的每一次心跳均由心脏起搏细胞释放的电脉冲所触发。起搏细胞可以比作心脏跳动的指令策源地或者控制中枢。

  传统观念认为,起搏细胞释放的电脉冲通过心脏的“导线”(即心脏的电传导系统和心肌细胞间的缝隙连接通道)发送到每一个心肌细胞,从而引起心肌同步收缩和心脏的泵血,维持机体的血液供应。

  近日,同济大学陈义汉院士团队发现窦房结起搏细胞和心房心肌细胞存在内源性的谷氨酸递质系统,该系统作为起搏细胞内在固有模件显著性地调控心脏起搏活动和心跳频率,以类似大脑谷氨酸能神经元的兴奋和传导模式在心房心肌细胞中行使功能。该研究成果分别于4月6日、2月6日在线发表于国际权威刊物Cell Research(细胞研究)和Protein & Cell(蛋白质与细胞)。

  他们发现起搏细胞类似于大脑皮层谷氨酸能神经元。无论在胚胎期还是在成年期,起搏细胞都具备该类型神经元的细胞属性和特征性分子元件。他们的研究证明,起搏细胞自身存在独立而完整的谷氨酸递质系统,而针对谷氨酸递质系统(例如谷氨酸受体或者转运体)的干预可以显著性地改变心率。

  众所周知,传统观念认为交感神经和副交感神经关键性地调控心跳频率,但是它们属于心脏外来调控系统,该研究揭示谷氨酸递质系统充当了心脏内源性心率调控模件。该发现对心律失常特别是起搏细胞缺陷带来的心动过缓或者心动过速的防治具有潜在重要意义。杂志的述评认为他们的研究第一次定义了起搏细胞的新的细胞属性,为心律失常防治带来了新的策略,代表了领域的概念性突破,开启了一个研究方向。

  在针对心房心肌细胞的研究中,陈义汉院士团队发现:在大鼠心房心肌细胞的表面膜下富含谷氨酸囊泡;大鼠心房心肌细胞具备谷氨酸递质系统的关键要素(例如谷氨酸代谢酶、离子型谷氨酸受体(iGluRs)和谷氨酸转运体);iGluR激动剂可以引起iGluR门控电流并降低大鼠心房心肌细胞的电兴奋性阈值;iGluR拮抗剂在体外和体内均显著减弱大鼠心房心肌电脉冲的传导速度。敲除心房中两种高度表达的iGluR亚型的GRIA3或GRIN1可以大大降低心房心肌细胞的兴奋易感性,并且减慢培养的人诱导多能干细胞衍生的心房心肌细胞的兴奋性;iGluR拮抗剂在大鼠离体房颤模型中可以有效地预防和终止房颤;谷氨酸递质系统的关键元件也存在于人心房心肌细胞中,并且显示出电生理功能。总之,该研究数据揭示了心房心肌细胞存在内在固有的谷氨酸递质系统,该系统通过调控iGluR门控电流直接介导心房心肌细胞的兴奋性和传导性。该研究展示了一个全新的心肌细胞电生理活动控制系统,该系统的操纵可能会为心律失常的防治开辟潜在的新途径。

  院|士|介|绍

  陈义汉

  盐城市射阳县人,毕业于射阳中学。心脏病学家,中国科学院院士,中国医学科学院学部委员,教育部科技委员会委员,全国政协委员。国家杰出青年科学基金获得者、教育部长江学者特聘教授、国家重大研究计划首席、国家基金委基础科学中心项目负责人、国家基金委创新研究群体项目负责人。目前担任同济大学副校长等职务。在心脏病学研究领域取得了重要的科学发现。论文发表在Science(科学)等刊物上。他的科学发现曾经被评为国际心脏电生理学领域年度突破性进展、中国高等学校十大科技进展、国家自然科学奖二等奖、教育部自然科学奖一等奖等。他是全国“五一”劳动奖章获得者。

  盐城晚报微信综合整理

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陈义汉盐城
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