• 探讨心室纤颤的不同病因机制
    (针对基础医学专业的拓展模块)
  • 心室纤颤病人的复苏后处理
    (针对临床医学专业的拓展模块)
  • 转录组学技术寻找心源性猝死的病理学标志物
    针对法医专业的拓展模块)
  • 乌头碱诱发快速室性心律失常模型

    实验原理

    乌头碱诱发心律失常主要与抑制膜Na+通道的失活,促进Na+持续内流,提高异位起搏点的自律性有关;另外,乌头碱可明显增加 Ca2+内流、抑制K+外流,使复极时间延长,显著增加后除极的发生率,引起折返激动,从而形成单源性或多源性异位节律,并且在大剂量情况下兼有激活交感神经、促进内源性儿茶酚胺释放的作用。

    实验设备及材料

    •成年Wistar大鼠雌性,体重(230±20)g

    •1.5%戊巴比妥钠、乌头碱

    •小动物呼吸机

    实验方法

    1.动物麻醉及固定

    2.气管插管并连接呼吸机

    3.监测II导联心电图

    4.舌下静脉注射乌头碱(12.5微克/千克)

    5.观测1小时内心律失常的持续时间和严重程度

    6. 4-6mA 100Hz电刺激5min,诱发大鼠心室纤颤。

  • 实验内容

    心室纤颤的发生往往与基础性疾病相关,冠心病是最常见的基础性疾病。心室纤颤患者成功复苏后,都需要针对基础疾病进行针对性治疗。本实验利用虚拟数字人,模拟冠心病患者心室纤颤复苏后的介入或手术治疗。

  • 实验背景

    实验方案

    心源性猝死(SCD)是指在没有明显的非心脏性原因的情况下,在症状出现后1h内(witnessed)或生前最后一次被观察到处于健康状态后24小时内(unwitnessed)发生的猝死

    流行病学数据:

    美国:180,000-450,000人/年

    中国:约600,000人/年

    病因:

    1.结构性心脏病:冠心病、扩张性心肌病、肥厚型心肌病、致心率失常型右室心肌病、瓣膜疾病、炎性疾病、浸润疾病等

    2.非结构性心脏病:LQTS、 SQTS、BrS、CPVT、IVT等

    危险因素:年龄、种族、性别、环境、情绪应激、生活习惯

    心源性猝死(SCD)是指在没有明显的非心脏性原因的情况下,在症状出现后1h内(witnessed)或生前最后一次被观察到处于健康状态后24小时内(unwitnessed)发生的猝死

    流行病学数据:

    美国:180,000-450,000人/年

    中国:约600,000人/年

    病因:

    1.结构性心脏病:冠心病、扩张性心肌病、肥厚型心肌病、致心率失常型右室心肌病、瓣膜疾病、炎性疾病、浸润疾病等

    2.非结构性心脏病:LQTS、 SQTS、BrS、CPVT、IVT等

    危险因素:年龄、种族、性别、环境、情绪应激、生活习惯

    心源性猝死的法医学检验:

    全面的尸体解剖、情况调查、病史回顾。尸体解剖和组织学检验发现心脏疾病的证据,排除非心脏性死因。

    不明原因猝死(SUD):排除非心脏性死因,解剖检验无心脏病理性改变或病变轻微、毒物检验阴性的心源性猝死。即心率失常猝死综合征(SADS)。

    发生率:

    一般人群:全部SCD的5%-10%

    年轻人群:全部SCD的3%-30%

    中国人群:6.1%-15.1%

    病因:未知

    可能与离子通道病、心肌病、心肌炎、遗传性结缔组织病、传导疾病、营养状况、代谢障碍和药物

    问题和挑战:

    SUD死者的死亡是否为心脏原因导致?

    如何为这类死亡的法医学诊断提供客观的依据?

    SUD与分子解剖

    离子通道病:基因缺陷引起心肌细胞离子通道结构和功能的异常,导致心率失常和猝死

    特点:遗传模式复杂、发病隐匿、后果严重

    分子解剖:利用分子生物学技术对SUD死者进行致病基因检测以明确其死因

    局限:

    1.低阳性率,约70%的SUD不能通过分子解剖得到解释

    2.受限于检测成本、伦理、法律等因素,难以普及

    SCD的分子标记

    1.大鼠急性心肌缺血早期左心室CTSL mRNA升高

    2.Hba1/2、Hbb在SCD死者左心室中表达水平升高,Pdk4表达水平下降

    展示了SCD分子层面的变化,但不能真正解决SUD的法医学鉴定问题

    提示:生物分子的变化可能为SUD的死因鉴定提供证据

    困难:复杂的病因基础和危险因素为分子标记的筛选带来困难

    文献检索发现:

    1.室颤(Ventricular Fibrillation, VF)是SCD发生的重要机制(80%左右,近年有所下降)

    2.VF是多数离子通道病引起死亡的共同机制

    3.VF可以引起某些基因表达的下调

    假设:

    VF代表了多数SCD终末期的心脏节律状态,VF反应性的分子标记能够提示死者生前的心脏活动情况,从而为SUD的法医学诊断提供客观依据

    研究一

    构建Langendorff离体灌注心脏室颤模型

    Langendorff离体心脏模型

    通过主动脉插管灌入特殊的盐溶液,心脏可在离体状态下存活数小时并维持心肌的收缩功能

    优点:制备简单,操作方便、费用低廉;心脏活动不受神经体液因素的影响,实验因素容易控制,模型稳定性好,重复性强

    1.构建Langendorff粒离体心脏室颤模型

    2.取材和组织学检验

    3.全转录组测序和数据分析

    4.基因表达验证

    目标:确定一系列潜在的VF相关分子标记

    研究二

    构建活体心脏室颤模型,克服离体模型局限

    采用活体动物建立室颤模型

    具体方案:

    1.BaCl2诱发室颤:通过静脉注射BaCl2诱导大鼠发生室颤。对照组以等量生理盐水处理。

    2.缺血-再灌注诱发室颤:通过暂时结扎冠状动脉左前降支,随后进行灌注,诱发缺血再灌注损伤引起室颤。对照组仅做开胸手术,不结扎。

    3.电刺激诱发室颤:将刺激电极连接心脏表面,利用交流电刺激诱导心脏发生室颤。

    1.构建在体心脏室颤模型

    2.取材和组织病理检验

    3.潜在VF分子标记的表达差异验证

    目的:获得与VF明确相关的分子标记

    研究三

    人体SUD心脏样本验证

    利用人体SUD心脏样本进行研究,探究候选标记的实际应用价值

    实验分组:

    组1:排除心外死因,心脏大体和组织结构无异常且解剖和毒理检验阴性(SUD)死者的心脏

    组2:临床记录存在心电图检测资料,且明确显示生前发生过VF的SCD死者的心脏

    组3:暴力死亡者的心脏,用作阴性对照

    预期结果:候选标记在组1和组2间存在一致性表达,在组1、组3以及组2、组3间差异表达

    1.筛选SUD死者

    2.取材和组织病理检验

    3. VF分子标记的表达差异验证

    目的:获得在SUD死者心脏存在明显差异表达的分子标记