PLoS Comput Biol：“虚拟心脏”可模拟心衰发生的新迹象

据来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员研制了一种精细的心脏计算机模型，可显示充血性心力衰竭的电生理学，该研究已发表于PLOS Computational Biology。

在美国，充血性心力衰竭（CHF，心脏不能泵出足够的血液来维持机体正常工作）是导致死亡的首要原因，据CDC统计显示，约570万美国人患有心衰。约50%的患者在诊断后5年内死亡。

心衰的结果是血液和体液回流至肺部，机体会感觉疲劳、呼吸困难、水肿，或腿、脚踝和脚积液。冠状动脉疾病、高血压和糖尿病都可导致心衰的发生。

心衰常见于65岁以上的老人，尤其是超重的老人，男性多于女性。存在心脏病发作史的患者心衰的发生风险更高。

然而，导致心衰发生的机制尚未清楚，包括它的电生理学（EP）机制。

该研究中，新研制的“虚拟心脏”或有助于开发新的药物来治疗心衰。

研究人员修改了现有的一个健康的兔心脏模型来创建新的模拟。该模型能够模拟心脏的微小变化，从细胞和组织的水平到整个心脏。

心电图（ECG）是常用的一种用于诊断心脏异常的工具。

该研究小组希望利用此数字模型将心衰时心脏细胞和组织水平上的变化连接到一个数字计算ECG上。这将有助于查明引发心室颤动（VF）的病因，并确定VF发生的风险。

在细胞和组织的水平，该模型可以复制心脏对钙、钠及钾的水平变化的反应，以及钙、钠及钾流动变化的反应。此外，该模型还可考虑到离子通道的速度。

在整体心脏水平，该模型可显示由于不同关键化学及电生理成分的变化而导致的健康正常工作的心脏会发生什么。

对VF的新见解

VF是猝死的常见原因，它发生时会影响心脏的泵送血液的时间，心电波会有异常表现。心脏不能继续收缩和泵血。

当前研究中，使用新的模型，研究人员发现，这种分裂和失调或是由于心脏顶部的细胞处理过程放缓引发的。这可能会导致心衰的发生。

为了解更多关于心衰患者VF发生的病因，该研究团队建立了一个可模拟心衰患者进行体力活动的模型。

其结果表明，心率快且起搏易变的心衰患者更容易发生VF，因为这可阻滞心脏的传导。

研究人员表示，该模型可用于计划一个新的药物战略来防止与心衰相关的室颤。

原始出处：

Yvette Brazier. Virtual heart reveals new clues to heart failure. MNT, 24 June 2016.

L E. Perotti et al., Electrophysiology of heart failure using a rabbit model: From the failing myocyte to ventricular fibrillation, PLOS Computational Biology, doi: http://dx.plos.org/10.1371/journal, published online 23 June 2016.