中文摘要：

本研究选用与窦房结起搏细胞舒张期自动除极化密切相关的If通道相关基因HCN4，构建逆转录病毒载体，用基因转染技术将HCN4转染于由小鼠胚胎干细胞分化的心脏前体细胞内；配制组成成分及浓度各不相同的条件培养液，对已转染HCN4基因的小鼠心脏前体细胞进行体外诱导培养，使之定向分化为窦房结起搏细胞；用倒置显微镜观察窦房结起搏细胞的形态特征、出现搏动时间及搏动频率，用电镜观察细胞超微结构特征，用膜片钳技术对培养细胞进行电生理学鉴定。采用组织工程学方法构建窦房结起搏细胞三维聚合体模型，采用电镜、免疫组化及玻璃微电极技术研究窦房结细胞间的连接特征与细胞间生物电传导规律。本研究成果将为进一步探索窦房结病变的发病机理及开展窦房结细胞移植术奠定实验基础。

结论摘要：

目前，病态窦房结综合征的治疗主要靠安置人工电子心脏起搏器。从心脏的生理功能和人体适应性的角度，理想的起搏器应该是"生物起搏器"。本研究选用与窦房结起搏细胞舒张期自动除极化密切相关的If通道相关基因HCN4，构建逆转录病毒载体，并转染鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)，对已转染HCN4基因的MSCs进行体外诱导培养，使之定向分化为窦房结起搏样细胞，并构建窦房结细胞三维聚合体模型，观察细胞间的连接特征与细胞间生物电传导规律。研究结果显示，mHCN4基因修饰MSCs可以重建功能性的起搏离子流通道，该通道与生理性起搏离子流通道具有相同的动力学特性，并能够接受细胞内环磷酸核苷的正确调控。与5-氮胞苷诱导的细胞相比较，HCN4基因转染组细胞诱导培养后可形成大量多核的肌管样结构，并逐渐出现自主搏动细胞；类起搏细胞间及其与心肌细胞间均可形成以CX43和CX45为基础的缝隙连接，而CX45的相对独特表达可能与类起搏细胞间电活动的同步传导有关。本研究成果提示HCN4基因修饰后的MSCs可定向分化为窦房结起搏样细胞，从而使病态窦房结综合征的彻底根治成为可能，具有重要的理论意义与潜在的临床实用价值。