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T管系统,给心脏肥厚亮红灯

文章来源::科技日报发布日期:2010-09-13浏览次数:64698

 近日,由Iowa大学Long-sheng Song教授和北京大学分子医学研究所程和平教授共同指导、两校研究人员共同完成、发表在《Circulation Research》杂志上的封面文章向大家展示了一项新的发现:了解心肌细胞横管(T管)重塑演变规律及分子机制,可以提前干预心肌肥厚。

  研究人员程和平介绍说,心脏正常搏动有赖于上百亿个心肌细胞搏动的协调性。T管系统是一种高度特化的亚细胞结构,它介导心肌兴奋收缩耦联,从而保证心脏收缩的同步性和协调性。

  研究人员以胸主动脉缩窄增加心脏后负荷的大鼠为模型,首创心脏原位T管系统定量分析技术,通过共聚焦成像、超声心动图等追踪了从心肌肥厚到功能衰竭过程中心壁不同部位T管结构变化及其与心功能变化的关联。研究显示,在心肌肥厚代偿期T管重塑早于心脏收缩和射血功能减弱,而且随着病程进展,T管重塑从左室扩展到右室。基于细胞分子生物学的研究揭示了T管重塑的个关键蛋白分子——2 型junctophilin(JP-2)。T管重塑可能是心脏从肥厚到衰竭病程发展的重要特征。

  T管系统,心脏的“功率计”

  “200纳米细的T管负责上百亿个心肌细胞内的电信号传递,使它们一起兴奋,一起收缩”程和平说道。

  心脏正常搏动有赖于上百亿个心肌细胞搏动的协调性。从新生儿呱呱坠地那一刻起,心肌细胞表面开始凹陷形成管径约200纳米(只有头发直径1/1000左右)但遍布全细胞的横管结构,这就是T管。可别小看这纳米管系统,就是它负责了心肌细胞内外钙信号的传递,让心肌细胞一起兴奋,一起收缩。

  T管系统的存在,就像给心脏安装了一个高灵敏度的“功率计”。

  心肌肥厚,“功率计”亮红灯

  你试过用手堵住水龙头吗?如果这时候水龙头的管道变细,而水流不变,那么手受到冲击力必然增加。

  在这项研究中,论文作者通过将大鼠胸主动脉缩窄70%,大鼠心脏受到的压力增加。程和平解释说,“当身体对心脏功能的要求增加的时候,心脏就得想办法跟上需求,那么心脏初的反应就是让心肌细胞变大,而不是增多,细胞的变大主要体现在‘变胖’,因此就出现了心脏肥厚的情况。”

  心脏是人体内的一个核心器官,有自己的安全标准。那么当安全标准发生变化的时候,谁会先捕捉到内部消息呢?程和平说:“T管系统是先做出反应的‘功率计’。短期内,这种增厚对心脏而言是有益的,增强了心脏的功能,缓解心脏功能变弱的趋势。但是,心脏肥厚的同时,T管开始变得紊乱、缺失;T管出了问题,就意味着心肌细胞内外信号传递受到了阻力,整个心脏的兴奋、收缩就会不同步,同时也增加了心律失常的风险。”

  在大鼠实验里,从心脏肥厚发展到心脏衰竭,只有短短一两个月时间,人类往往要一两年甚至更长的时间。所以,在心脏亮起红灯之前,能观察到T管重塑亮起的黄灯,及时防范治疗,才能让病情平稳“刹车”。


  由于T管重塑是发生在心脏肥厚到衰竭的早期,早于心脏整体功能的变化,因此只要监测到T管出现异常,就说明心功能就已经开始启动了一些应急程序,表明心脏受到了一定压力。因此,T管有望成为检测心脏功能是否正常的灵敏指标。

  精确检测“隐性心脏病”

  据了解,目前临床上通常是通过心电图、超声心动图、听诊收缩期杂音、化验、血压等进行心脏病的判定。“虽然能筛选出大多数的心脏病人,但是我们平常说的一些‘隐性心脏病’可能就会逃脱传统检测方法的‘法眼’。相对而言,T管是一个比较精确的指标,其机制被研究透彻的话,对临床医学是有极具价值的。”首都医科大学附属北京安贞医院心外科主任医师杨碧波解释,“如果把心脏比喻成一个屋子,而心肌就是这面墙,心肌细胞就像筑墙的砖块,砖块之间的间质组织、结缔组织等就是水泥。房子变大了,可能是由于砖块变大造成的墙壁增厚,也有可能是‘屋子’中间的心腔扩大了。”

  因此,了解到心脏肥厚这个状况后,才能针对病人做更细致全面的治疗。杨碧波说:“心脏肥厚不一定就会发展到后的心脏衰竭,但是可能性极大。而通常病人发现异常的时候,病情就已经比较严重了。”

  针对T管重塑的发现,杨碧波提出,进一步的研究需要弄清楚,T管的异常和心脏肥厚两者之间是不是稳定的特异性关系?其他的心脏病症是不是也会出现T管结构异常的情况?如果T管重塑确实是发生在心脏肥厚者状态下的特异性标志,那么就有可能用它来为心脏“把脉”,检测心脏病,监测病程进展,评价疗效,缓解心脏功能变弱的趋势等。

  治疗好不好,T管来评价

  除了提前检测的功能之外,T管重塑程度还可以作为监测病程进展的一项指标。同时,T管也可用作心脏病治疗过程中,检验药效的一个指针。如果药物有效,T管分布越来越规则,对心脏功能恢复有益;反之,则该药效果不明显。

  程和平介绍说,该研究还揭示了T管重塑的个关键蛋白分子—2型junctophilin(JP-2)。T管重塑的过程中,JP-2分子的含量也在下降。如果人为的将心肌细胞里的这个分子剔除,会加速T管的重塑。随着研究的深入,一旦分子机制清晰起来,将有望针对性的开发一些心脏病治疗方面的新药,通过逆转T管重塑机制来改善病人状况。