研究人员证明人心的“电池”有多个备份

当我们的心脏窦房结（SAN），身体的自然起搏器有一个好消息。俄亥俄州立大学Wexner医学中心的科学家们已经表明，人类SAN是硬连线的备用系统 - 三个不同的起搏器区域作为电池和多达五个传导通路，作为电线将信号连接到心房。这种内置的冗余保持了一致的心律，即使在试验条件下。 

该研究由科学转化医学杂志在线发表。 

像电池一样，SAN产生电脉冲来引发心跳。到目前为止，科学家们不知道SAN如何保护心脏的节奏和系统的失败。 

俄亥俄州生理和细胞生物学系的副教授Vadim Fedorov说：“由于我们的人类SAN与研究较少的动物模型有很大差异，临床电极记录只能捕捉到表面的内容，所以具有挑战性。 

所以Fedorov和他的团队将光学映射，3D结构成像和分子映射应用于21个人造心脏来定义SAN的内部功能。心脏移植接受者和俄亥俄州的生命线捐赠了人类移植不可行的心脏。   

为了复苏心脏，研究人员将它们放置在体温充满氧合溶液的玻璃室中，并用模拟血液流动的热氧化溶液灌注冠状动脉，使SAN再次以与其内部相同的节奏跳动身体至少12小时。 

然后带有活体心脏组织的房间被四个高灵敏度的红外摄像机包围，并注入荧光染料。这种染料可以在三维内可视化在人类SAN内自发的电活动。 

Fedorov说：“我们观察到所有的三个心脏起搏器都被使用，这取决于心脏的休息需要，或在正常或高运动期间。 

为了研究SAN在压力下的功能，Fedorov的团队应用了腺苷，一种当心力衰竭和血液供应不足时过度产生的心律调节因子。 

“中枢起搏器受影响最大，因为它对腺苷高度敏感。头部和尾部起搏器能够保持较慢的节奏并防止心脏骤停。Fedorov说：“我们看到了首选传导途径的相似变化。“只有当所有起搏器或传导途径失败，无论是由于疾病或年龄而导致心脏全停止发生。” 

当SAN起搏或传导出现问题时，医生会植入电子起搏器以预防心脏骤停。据世界心律失常学会称，每年约有225,000名美国人获得起搏器。 

Fedorov说：“如果SAN下降到一个起搏器或一个传导途径，患者就会患有心脏骤停的高风险。“知道这一点，我们的下一个任务是与电生理学家合作，更准确地确定谁需要起搏器植入物，谁还有备份，可以没有人能够相处。” 

临床医生对这一发现感到兴奋。 

“这是开创性的。俄亥俄州心脏病学家和临床研究员Raul Weiss博士说：这是解释为什么SAN在完全失败之前多年可以“迟钝”的第一步，允许临床医生在灾难性事件发生之前检测问题。 

俄亥俄州心脏病学家和临床研究员John Hummel博士说：“我认为这项工作可以从根本上改变我们诊断心脏自然起搏器疾病的方式。“在某些患者中，这可能是非常具有挑战性的，这些见解可能会使我们更有效地诊断有挑战性的患者。” 

因为起搏器只是一个拐杖，不能解决潜在的问题，Fedorov的团队也在寻求改进或恢复SAN受损部分的方法。他们的希望是，有一天，起搏器植入物可能已经过时了。 

该研究由美国国立卫生研究院，美国心脏协会，心血管病研究中心的CR Webb基金和TriFit挑战发现基金资助。 

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