操控心肌细胞生理学的方法学：体外与体内视角

心脏组织主要由心肌细胞构成，其受自主神经系统调控。我们采用并发展了膜片钳、电刺激联合钙成像、计算机建模，以及结合基于视频的短时傅里叶变换（STFT）方法的光遗传学和化学遗传学等技术手段，以研究心肌细胞的生理活动。研究发现，心肌细胞的动作电位与钙信号呈同步变化，并可通过STFT分为两类。我们建立了一个数学模型，用于模拟能量耗竭，尤其是2-脱氧-D-葡萄糖（2DG）处理所引起的心肌细胞内电活动变化。光遗传学和化学遗传学工具，如ChR2(H134R)、OptoXR-b2AR和hM3Dq可加快搏动，而GR、ACR1和hM4Di则抑制心肌细胞搏动。我们开发了一种基于视频的STFT方法，用于在这些操控过程中可视化搏动频率。我们还建立了一种体外共培养方法，以研究交感神经元放电与心肌细胞钙动力学之间的关系。在体内实验中，心电图（ECG）测量显示，氯氮平-N-氧化物（CNO）可使注射cTnT-hM3Dq病毒的小鼠心率升高；然而，对注射cTnT-hM4Di病毒的小鼠则无影响。本研究为体外和体内研究心肌细胞生理学及调控心率提供了综合性的方法学体系。

心脏组织主要由心肌细胞构成，其受自主神经系统调控。我们采用并发展了膜片钳、电刺激结合钙成像、计算机建模、光遗传学与化学遗传学结合基于视频的短时傅里叶变换（STFT）等方法，以研究心肌细胞的生理活动。研究发现，心肌细胞的动作电位与钙信号是同步的，并且可通过STFT分为两类。我们建立了一个数学模型，用于模拟能量耗竭，尤其是2-脱氧-D-葡萄糖（2DG）处理所引起的心肌细胞内电活动变化。光遗传学和化学遗传学工具，如ChR2(H134R)、OptoXR-b2AR和hM3Dq，可加快搏动，而GR、ACR1和hM4Di则抑制心肌细胞搏动。我们开发了一种基于视频的STFT方法，以在这些操作过程中可视化搏动频率。我们还建立了一种体外共培养方法，用于研究交感神经元放电与心肌细胞钙动力学之间的关系。在体内，心电图（ECG）测量显示，氯氮平-N-氧化物（CNO）可使注射cTnT-hM3Dq病毒的小鼠心率升高。然而，其对注射cTnT-hM4Di病毒的小鼠没有影响。本研究为体外和体内研究心肌细胞生理以及调控心率提供了综合性方法学。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.11.744256v1?rss=1

🏷️ 心肌细胞 膜片钳 钙成像 光遗传学 化学遗传学 心率调控