体表心电图的细胞电生理和分子遗传学基础(一)VIP免费

书第25卷第5期2004年10月西安交通大学学报（医学版）JournalofXi'anJiaotongUniversity（MedicalSciences）7ol8259o85:ct82004◇专家述评◇体表心电图的细胞电生理和分子遗传学基础（一）崔长琮（西安交通大学第一医院心血管内科，陕西西安710061）关键词：体表心电图；M细胞；离子通道中图分类号：R540.41；R331.38文献标识码：A文章编号：1671-8259（2004）05-0417-05经体表描记的心电图是大量心肌细胞在时间和空间有序的电活动的综合电图。心肌兴奋过程中，各种离子通道相继开放和关闭，引起跨膜细胞离子流的变化。心肌细胞产生动作电位是心脏生物电的基础，也是理解和解释体表心电图的理论依据。心肌细胞动作电位产生和传导过程中，心肌及其周围组织产生一个心电场，而心脏及其周围组织为容积导电体，心电场经过该容积导体向外传播至体表探测记录电极的不同部位，再经心电图机的滤波、放大而产生一幅完整的心电图。因此，心肌细胞电生理是临床心电图的基础。体表心电图（electrocardiography，ECG）已有100年的历史，在我国已有50年历史。体表心电图是综合电图，细胞跨膜动作电位（actionpotential，AP）是其电生理基础，离子流和基因调控则是其遗传学基础，ECG-离子流-调控基因的对应关系（图1）。图1ECG、AP、离子流（I-cur）和基因调控遗传学基础的关系示意图Fig.1IllustrationforrelationshiptobodysurfaceECG，transmembraneactionpotential，ioniccurrentandgeneticfoundationtogeneregu-lation收稿日期：2004-05-24修回日期：2004-06-25作者简介：崔长琮（1937-），男（汉族），教授，博士生导师，研究方向：心脏电生理与临床.1882年，Burdon和Sanderson等首次应用记录鼓记录到青蛙心脏电活动即单相动作电位（monophasicactionpotential，MAP），反映了心肌局部细胞群电活动。1951年，Woodburg和Weidman应用细胞内玻璃微电极记录离体心肌细胞跨膜动作电位（transmem-braneactionpotential，TAP），并于1956年应用浮置式玻璃微电极记录到在体心肌细胞TAP，从而将单细胞记录的动作电位和体表导联记录到的整体心电图波形联系起来。其大致关系为：跨膜电位的心房除极（0相）和复极构成的电位及其扩布过程相当于ECG的P波，心室除极化（0相）和复极化1相形成的锋电西安交通大学学报（医学版）第25卷位及其扩布过程相当于ECG的QRS波，心房的复极化在ECG的PR间期和QRS波内，心室复极2相的等电位期相当于ST段，心室复极3相相当于心电图的T波，心室的动作电位时程相当于ECG的QT间期（图2）。图2心肌细胞电变化曲线与常规心电图的比较Fig.2ComparisonbetweenthemyocardiacactionpotentialcurvesandroutineECGA：electricalactivityofatrialmyocytes；B：electricalactivityofventricularmyocytes1976年，Neher和Sakman首先应用膜片钳技术记录到细胞膜离子单通道电流，从而将通过细胞膜的离子电流、单细胞动作电位和ECG波形联系起来（图1、2）。近10年来对LQTS和Brugada综合征从临床到分子生物学均取得了重要进展，以及具有独特电生理特性的M细胞的发现，更清楚地阐明了心电图各波段的分子生物学、离子流、动作电位基础，使我们对心电图可以从基因水平、离子通道蛋白水平、单细胞水平、多细胞群水平等不同层次更深入理解，尤其是LQTS和Brugada综合征分子生物学和电生理机制的进展，显示心电图表现型和基因型之间呈很好相关性，对疾病的正确诊断、预后、预防和治疗提供了依据。ZhangLi等人根据ECGS-T类型来推断基因型，有很高的特异性和敏感性。因此，ArthurAM在对ZhangLi等人的工作所做的题目为“预测LQT基因型”述评中用了“从感知到科学”，强调了临床ECG、细胞电生理学和分子遗传学之间的关系。在本文中我主要介绍M细胞、离子通道、LQTS和Brugada综合征的研究进展及其对心电图的贡献。1M细胞的研究进展及其对临床心电图学的贡献1.1M细胞的发现及其电生理特性1991年，Si-courin应用玻璃微电极技术定量测定犬心室肌从心外膜到心内膜AP时，发现心室肌中层肌细胞具有独特的电生理特性而将其命名为M细胞。M细胞的主要电生理特性包括［1］：①M细胞具有明显长的动作电位时程（APD）。其...