引言心脏作用电位(AP)是由于几种不同的离子电流(1)平衡的整合而产生的,并且在破坏时,可能导致威胁生命的心律失常。长和短QT综合征(分别为LQT和SQT)是遗传性心律失常综合症的例子,其中离子通道中的突变可以分别导致异常AP持续时间(APD)延长或缩短或缩短(2-4)。当APD太长时,可能会发生自发的早期 - polallation(EADS),触发的节奏和威胁生命的心室心律失常。缩写APD时,耐火周期和组织波长(WL)缩短,增加了重新进入心律不齐的风险(5)。光遗传学允许通过表达光敏微生物蛋白(OPSIS)的表达来控制神经元活性,并用作离子通道或泵(6-8)。最近,将类似的概念应用于心脏(9-12),导致基于光遗传学的心脏起搏(13、14),重新同步(14、15)和除颤(16-20)的发展。心脏上遗传学的重点一直在通过去极化或超极化光敏感蛋白诱导或抑制AP产生,但可以潜在地使用相似的概念来调节AP特性,如计算机建模(21)所建议的(21),使用光学动力学测试(22 CMS(23,24)。
心脏二元组中的离子通道和细胞骨架蛋白在维持兴奋-收缩 (EC) 耦合和提供心脏稳态方面发挥着关键作用。这些二元组蛋白质的功能变化,无论是由遗传、表观遗传、代谢、治疗还是环境因素引起的,都会破坏正常的心脏电生理学,导致异常的 EC 耦合和心律失常。动物模型和异源细胞培养为基础心脏研究提供了阐明心律失常发病机制的平台;然而,这些传统系统并不能真正反映人类心脏电病理生理学。值得注意的是,具有相同遗传性通道病 (ICC) 基因变异的患者通常表现出不完全的外显率和不同的表现度,这强调了建立患者特定疾病模型以理解心律失常的机制途径和确定个性化疗法的必要性。患者特异性诱导多能干细胞衍生的心肌细胞 (iPSC-CM) 继承了患者的遗传背景,并反映了天然心肌细胞的电生理特征。因此,iPSC-CM 为心脏病建模和治疗筛选提供了一个创新且具有转化价值的关键平台。在这篇综述中,我们将研究患者特异性 iPSC-CM 如何在历史上演变为在培养皿中模拟心律失常综合征,以及它们在理解特定离子通道及其功能特征在引起心律失常中的作用方面的实用性。我们还将研究 CRISPR/Cas9 如何实现基于患者独立和变异诱导的 iPSC-CM 的心律失常模型的建立。接下来,我们将研究使用人类 iPSC-CM 进行体外心律失常建模的局限性,这种建模源于 iPSC 的变化或 iPSC 或 iPSC-CM 基因编辑引起的毒性,并探索如何解决这些障碍。重要的是,我们还将讨论新型 3D iPSC-CM 模型如何更好地捕捉体外特征,以及全光学平台如何提供非侵入性和高通量电生理数据,这些数据可用于分层新出现的心律失常变异和药物发现。最后,我们将研究提高 iPSC-CM 成熟度的策略,包括强大的基因编辑和光遗传学工具,这些工具可以在 iPSC-CM 中引入/修改特定离子通道并定制细胞和功能特征。我们预计 iPSC、新型基因编辑、3D 培养和细胞培养的协同作用将在未来几年内实现。
心血管疾病是全球死亡的主要原因。心电图 (ECG) 仍然是识别心律不齐的基准方法。自动检测 ECG 中的异常有助于早期发现、诊断和预防心血管疾病。深度学习 (DL) 架构已成功用于心律失常检测和分类,并且比传统的浅层机器学习 (ML) 方法具有更优的性能。本调查对 2017 年至 2023 年期间用于 ECG 心律失常检测且表现出优异性能的 DL 架构进行了分类和比较。回顾了不同的 DL 模型,例如卷积神经网络 (CNN)、多层感知器 (MLP)、Transformers 和循环神经网络 (RNN),并总结了它们的有效性。本调查为愿意开发使用 DL 模型检测 ECG 异常的有效算法的新兴研究人员提供了全面的路线图,以加快适应过程。我们量身定制的指南弥补了知识差距,使新手能够顺利跟上心电图心律失常检测的当前研究趋势。我们阐明了模型开发和优化方面未来研究和改进的潜在领域,旨在促进心电图心律失常检测和分类的进步。
循环类固醇(包括性激素)会影响心脏的发育和功能。在哺乳动物中,类固醇硫酸酯酶 (STS) 是唯一负责从各种类固醇分子中裂解硫酸基团的酶,从而改变它们的活性和水溶性。最近的研究表明,包含 STS(与罕见的皮肤病 X 连锁鱼鳞病有关)的 Xp22.31 基因缺失和 STS 基因中的常见变异与心律失常风险显著增加有关,尤其是心房颤动/扑动。在这里,我们考虑新兴的基础科学和临床发现,这些发现表明结构性心脏异常(尤其是间隔缺损)是这种风险增加的介质,并提出了候选的细胞和生化机制。最后,我们考虑如何进一步研究 STS 活性与心脏结构/功能之间的生物学联系以及该领域工作的临床意义。
植入循环记录器是在评估可疑心律不齐的证明和医学上必不可少可疑或已知的心室心律失常继发于结构性或渗透性心脏病等心律失常的高风险,例如主动脉瓣狭窄,肥大性心肌病,心脏性心脏病,先天性心脏病,家族病史,家族病史,家族病史,家庭病态或非病毒性心理病变,或者逐渐<
来自荷兰乌得勒支大学医学中心1个心脏病学系,荷兰乌特雷希特,2个心脏病学系,格罗宁根大学医学中心,格罗宁根大学医学中心,荷兰3号,阿姆斯特丹UMC UMC位置的心脏病学系3,阿姆斯特丹,阿姆斯特丹,阿姆斯特丹,荷兰,荷兰,4欧洲,低 - 稀有的居民,或复杂的居民Guard-Heart),第5届临床流行病学系,生物统计学和生物信息学系,阿姆斯特丹大学医学中心,阿姆斯特丹大学,阿姆斯特丹大学,阿姆斯特丹,荷兰,荷兰,第6次心脏病学系,Sneek,Sneek,Sneek,Sneek,Sneek,Sneek,Sneek,Sneek,荷兰,荷兰7号,荷兰,荷兰7号,荷兰,荷兰,纽约市,纽约市,纽约市,纽约市。 Leeuwarden,荷兰,荷兰9号,NOordWest医院组9,荷兰烷烃,荷兰10号,人类遗传学10,阿姆斯特丹大学医学中心,阿姆斯特丹,荷兰,荷兰11号,遗传学系11荷兰心脏研究所,荷兰,荷兰,中央军事医院,乌得勒支14号,荷兰,荷兰伊斯兰穆斯医学中心15个心脏病学系。*这些作者为这项工作做出了同样的贡献。
心房颤动是全球最常见的心律失常之一。酒精对心血管健康的负面影响是全球公认的事实。假日心脏综合征是指由于急性饮酒而经常在假期后出现的心律失常。在我们因急性心房颤动而到急诊室就诊的患者中,病因未发现其他原因,而是由于饮酒,因此将其称为假日心脏综合征,并记录了疾病的治疗。对患者进行了电复律,使心律同步。
布鲁格达综合征 (BrS) 是一种致命的心律失常,在高发地区约占所有猝死的 4%。SCN5A 编码心脏钠通道 Na V 1.5,并导致 25% 至 30% 的 BrS 病例。本文,我们报告了一种 BrS 敲入 (KI) 小鼠模型 (Scn5a G1746R/+)。杂合 KI 小鼠重现了 BrS 的一些临床特征,包括心电图上的 ST 段异常(明显的 J 波)和自发性室性心动过速 (VT)、癫痫发作和猝死。VT 是由心脏动作电位时限缩短和 3 期晚期早期后去极化引起的,同时伴有钠电流密度 (I Na) 降低以及 Kcnd3 和 Cacna1c 表达增加。我们开发了一种基因疗法,使用腺相关病毒血清型 9 (AAV9) 载体介导的 MOG1 递送来上调 MOG1,MOG1 是一种与 NaV 1.5 结合并将其运送到细胞表面的伴侣分子。之所以选择 MOG1 进行基因治疗,是因为 SCN5A 编码序列 (6048 个碱基对) 很大,超过了 AAV 载体的包装能力。AAV9-MOG1 基因疗法增加了 NaV 1.5 和心室 I Na 的细胞表面表达,逆转了 Kcnd3 和 Cacna1c 表达的上调,使心脏动作电位异常正常化,消除了 J 波,并阻断了 Scn5a G1746R/+ 小鼠的 VT。基因疗法还挽救了具有 SCN5A 突变 p.D1275N 的杂合人源化 KI 小鼠的心律失常和收缩功能障碍的表型。使用小型伴侣蛋白可能对于靶向超出 AAV 载体大小容量的致病基因具有广泛的意义。