近日， 同濟(jì)大學(xué)陳義漢院士團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)心房心肌細(xì)胞和竇房結(jié)起搏細(xì)胞存在內(nèi)源性的谷氨酸遞質(zhì)系統(tǒng)， 該系統(tǒng)以類似大腦谷氨酸能神經(jīng)元的興奮和傳導(dǎo)模式在心房心肌細(xì)胞中行使功能， 并且作為起搏細(xì)胞內(nèi)在固有模件顯著性地調(diào)控心臟起搏活動和心跳頻率 。 該研究成果分別在線發(fā)表于《細(xì)胞研究》和《蛋白質(zhì)與細(xì)胞》 。
心電活動驅(qū)動心臟收縮， 心電活動的紊亂可以導(dǎo)致多種多樣的心律失常甚至心源性猝死的發(fā)生 。 正常情況下， 人類個體的每一次心跳均由心臟起搏細(xì)胞釋放的電脈沖所觸發(fā) 。 起搏細(xì)胞可以比作心臟跳動的指令策源地或者控制中樞 。 傳統(tǒng)觀念認(rèn)為， 起搏細(xì)胞釋放的電脈沖通過心臟的“導(dǎo)線”（即心臟的電傳導(dǎo)系統(tǒng)和心肌細(xì)胞間的縫隙連接通道）發(fā)送到每一個心肌細(xì)胞， 從而引起心肌同步收縮和心臟的泵血， 維持機(jī)體的血液供應(yīng) 。
為此， 陳義漢團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)， 在大鼠心房心肌細(xì)胞的表面膜下富含谷氨酸囊泡；大鼠心房心肌細(xì)胞具備谷氨酸遞質(zhì)系統(tǒng)的關(guān)鍵要素， 例如谷氨酸代謝酶、離子型谷氨酸受體（iGluRs）和谷氨酸轉(zhuǎn)運體；iGluR激動劑可以引起iGluR門控電流并降低大鼠心房心肌細(xì)胞的電興奮性閾值；iGluR拮抗劑在體外和體內(nèi)均顯著減弱大鼠心房心肌電脈沖的傳導(dǎo)速度 。 敲除心房中兩種高度表達(dá)的iGluR亞型的GRIA3或GRIN1可以大大降低心房心肌細(xì)胞的興奮易感性， 并且減慢培養(yǎng)的人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞衍生的心房心肌細(xì)胞的興奮性；iGluR拮抗劑在大鼠離體房顫模型中可以有效地預(yù)防和終止房顫；谷氨酸遞質(zhì)系統(tǒng)的關(guān)鍵元件也存在于人心房心肌細(xì)胞中， 并且顯示出電生理功能 。
“這項研究數(shù)據(jù)揭示了心房心肌細(xì)胞存在內(nèi)在固有的谷氨酸遞質(zhì)系統(tǒng) 。 ”研究人員表示展示了一個全新的心肌細(xì)胞電生理活動控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)的操縱可能會為心律失常的防治開辟潛在的新途徑 。
同時， 針對竇房結(jié)起搏細(xì)胞的研究中， 陳義漢團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)起搏細(xì)胞類似于大腦皮層谷氨酸能神經(jīng)元 。 研究發(fā)現(xiàn)， 無論在胚胎期還是在成年期， 起搏細(xì)胞都具備該類型神經(jīng)元的細(xì)胞屬性和特征性分子元件 。 他們的研究證明， 起搏細(xì)胞自身存在獨立而完整的谷氨酸遞質(zhì)系統(tǒng)， 而針對谷氨酸遞質(zhì)系統(tǒng)（例如谷氨酸受體或者轉(zhuǎn)運體）的干預(yù)可以顯著性地改變心率 。 該發(fā)現(xiàn)對心律失常特別是起搏細(xì)胞缺陷帶來的心動過緩或者心動過速的防治具有潛在重要意義 。
相關(guān)論文信息：https://www.nature.com/articles/s41422-021-00499-5
【科學(xué)家發(fā)現(xiàn)谷氨酸遞質(zhì)系統(tǒng)控制心電活動】http://www.protein-cell.org/en/article/doi/10.1007/s13238-020-00820-9
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