小鼠窦房结细胞自主节律内在随机性的药物调控计算机制研究

来自国内的研究人员通过计算模型探究药物对小鼠窦房结细胞(SANC)自主节律内在随机性的调控机制。研究创新性地将Ca2+通道、兰尼碱受体(RyR)和funny通道的随机行为纳入耦合时钟模型，证实β-AR激活、PDE抑制和SERCA增强可缩短心动周期(IBI)并降低变异性(BIV)，发现不同干预对短时程(1-10)和长时程(11-20)熵值存在差异化调控，为心律失常药物研发提供新视角。

　　

在心脏节律的"天然起搏器"窦房结细胞(SANC)中，肌浆网(SR)随机释放的钙离子(Ca²⁺)如同"分子骰子"，通过与膜通道的相互作用引发"开-关"随机涨落，造就了心跳间期(IBI)的自然波动(BIV)。就像交响乐团的随机调音，神经递质的概率性释放还会激活cAMP/PKA信号通路，进一步放大这种"生物节律的不完美"。

研究者给小鼠的"细胞时钟模型"注入四重随机元素：Ca²⁺通道的量子涨落、兰尼碱受体(RyR)的分子颤动、funny通道的"滑稽舞步"，以及卡巴胆碱(CCh)和异丙肾上腺素(ISO)模拟的自主神经(ANS)信号扰动。柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫检验显示，这个"混沌版"模型的心跳节律终于跳出了机械的精准，拥有了生命特有的韵律波动。

有趣的是，不同"随机源"各司其职：RyR噪声主要增加短时程(1-10跳)的"节奏熵"，像爵士鼓手即兴的切分音；funny通道影响低频功率谱；而ISO噪声则改变长时程(11-20跳)的韵律模式。当用药物"拨动"β肾上腺素受体(β-AR)、抑制磷酸二酯酶(PDE)或增强SERCA泵时，不仅心跳加速，节律也变得"守时"——但三者调控方式独具特色：β-AR偏好压制低频波动，PDE抑制剂全面降低时间熵，SERCA则像"降噪耳机"平抑所有频段的功率。

这项研究揭示了心跳"完美不规律"背后的分子交响，为精准调控心律失常提供了新的"随机性靶点"。