心臟起搏細胞擁有形成自身電脈沖的“發動機”——“局部鈣釋放(LCR)”。然而，迄今為止，人們還不清楚該“發動機”的啟動機制。近日，中國科學院院士、同濟大學附屬東方醫院教授陳義漢團隊在《細胞研究》發文，揭示了正常心跳“發動機”的“點火”裝置和“點火”程序，為心律失常防治提供了重要的基礎研究數據。
該論文第一作者、同濟大學附屬東方醫院研究員解端陽介紹說，LCR是心臟收縮活動的上游信號，它通過“LCR—心臟起搏細胞發放電脈沖—心肌細胞興奮—心肌細胞發生鈣瞬變—心肌細胞收縮—心臟收縮”信號通路引起心臟收縮。但是，LCR被觸發的機制依然是醫學領域的認知盲區，從源頭上阻礙了臨床上心律失常防治技術的進步。
在長期的研究中，該團隊觀察到心臟起搏細胞內谷氨酸富集區的位置與LCR的發生區域高度重疊，這提示谷氨酸與LCR之間存在著潛在的相關性。為探索谷氨酸在LCR產生中的作用，該團隊從起搏細胞外部和內部兩個層面操控谷氨酸濃度，觀察LCR的變化。
實驗結果顯示，起搏細胞外液的谷氨酸改變并不能有效影響LCR的動力學;而顯微注射技術帶來的細胞內部谷氨酸濃度的改變，可以引起局部鈣釋放頻度、振幅、寬度和面積的顯著性改變，這說明心臟起搏細胞內部而不是外部的谷氨酸可以調控LCR。
為了確認這一初步發現，研究人員將谷氨酸直接加到經透膜處理的心臟起搏細胞上。結果發現，LCR產生了類似于上述細胞內顯微注射谷氨酸帶來的變化，由此證明了細胞內谷氨酸確實對LCR行使了“點火”功能。
“我們通過機制研究發現，心臟起搏細胞的線粒體膜上所富集的興奮性氨基酸轉運蛋白1(EAAT1)對谷氨酸介導的LCR變化發揮了關鍵性作用。”解端陽告訴《中國科學報》，“EAAT1轉運胞漿中的谷氨酸進入線粒體內部，進而促進線粒體產生活性氧，后者氧化鈣處理蛋白，最終‘點燃’LCR。”
該團隊還分別從細胞、器官和整體三個層面證實了EAAT1可以充當竇房結起搏細胞自主節律的調控靶點。“未來我們可以把‘EAAT1—線粒體活性氧—鈣處理蛋白氧化—鈣處理蛋白’作為潛在的靶標體系，為臨床心律失常的防治研發創新藥物。”解端陽說。(張雙虎 黃辛)
