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背景心源性猝死（sudden cardiac death,SCD）是人类主要的死亡方式之一,大部分的心源性猝死是结构性心脏病引起的急性心律失常所导致的,即心室节律突然变得过快、过慢或不规则。由遗传性心脏离子通道病引起室性心律失常而导致的心源性猝死,虽然总体在人群中患病率低,但致死率高,且发病年龄呈年轻化趋势。遗传性室性心律失常中无明显心脏解剖结构异常的一类疾病,长QT综合征（long QT syndrome,LQTS）、短QT综合征（short QT syndrome,SQTS）、Brugada综合征（Brugada syndrome,Br S）、儿茶酚胺敏感型多形性室性心动过速（catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia,CPVT）、特发性心室颤动（idiopathic ventricular fibrillation,IVF）等在内又被统称为遗传性心脏离子通道病。奎尼丁作为一种抗心律失常药物具有久远的历史,最早在18世纪开始被用于治疗心律失常。奎尼丁曾经用于治疗早搏、房颤,然而研究发现奎尼丁会诱发室性心律失常和室颤,从而导致高死亡率和其他副作用。尽管它是一种存在争议的药物,一直以来人们对于奎尼丁的研究并没有停止。最新研究发现奎尼丁作为唯一口服药物可以用来治疗Brugada综合征、特发性心室颤动、短QT综合征和早期复极综合征等遗传性心脏离子通道疾病。奎尼丁与心律失常之间这种看似矛盾的作用关系及背后机制仍不十分清楚。目的1.研究遗传性心脏离子通道病的发病机制;2.研究奎尼丁的心脏毒性及机制;3.研究奎尼丁对离子通道病的作用效果。方法基于已发表的犬心脏细胞模型,包括浦肯野细胞（Purkinje,P）和心室肌细胞,心室肌细胞又包括心内膜（endocardial,Endo）细胞、心室肌中层（midmyocardial,M）细胞和心外膜（epicardial,Epi）细胞。基于四种细胞模型,构建一维犬浦肯野心肌组织模型（每种细胞各50个,组织总长2厘米）。基于正常的细胞和组织模型,构建离子通道疾病模型,构建了包括Brugada综合征（Brugada syndrome,Br S）（G1319V、D211G、L450F、G600R、T152I、R164C、G490R和S481L）、长QT综合征（long QT syndrome,LQTS）（D1790G和T587M）、短QT综合征（short QT syndrome,SQTS）（S631A和N588K）和特发性心室颤动（idiopathic ventricular fibrillation,IVF）（T1787M和V54G）等4种离子通道疾病14种基因突变型。研究离子通道病的发病机制和奎尼丁在不同浓度和频率条件下对细胞的毒性及其机制,以及对离子通道疾病的作用效果。结果1.在Endo、Epi、M和P细胞中,同一心率下P细胞的动作电位时程（APD）最长。在心室肌细胞中,Endo细胞复极最快,M细胞细胞复极最慢。Epi和M细胞表现出特征性切迹和穹顶动作电位形态,这种特征在Endo细胞中不明显。2.离子通道病的同种离子通道突变,动作电位形态和动作电位时程心率依赖性曲线变化相似,不同种离子通道突变的动作电位形态和动作电位时程心率依赖性曲线之间具有较大差异。3.在组织水平的计算仿真中,Br S的G490R突变型的心电图ST段抬高,QT间期缩短,LQT的T587M突变型的心电图ST段抬高,QT间期延长,SQT的N588K突变型的心电图QT间期缩短,模拟的结果符合临床研究中的表型特征。4.奎尼丁对于Endo、Epi、M和P四种细胞的动作电位形态的毒性,均随着时间和浓度呈现出连续性动态变化。其中奎尼丁对M细胞毒性最大,M细胞在正常起搏条件下（CL=1000ms）,1000、2000和3000nmol/L的奎尼丁作用下均产生EAD,奎尼丁对P细胞毒性最小,在慢频条件下（CL=2000ms）和较高浓度下（3237nmol/L）才产生EAD,其中在心室肌细胞中,EAD产生的原因是由于ICa L,而浦肯野细胞中,INa L起主要作用。5.奎尼丁对于浦肯野细胞的毒性存在心率和浓度依赖性,心率越快和心率越慢,毒性越大,浓度越大,毒性越大,且毒性机制不一样,在快频下动作电位产生交替,慢频下为EAD。奎尼丁对细胞动作电位形态的影响是由于钠、钾和钙等胞内离子浓度随着浓度和时间由微小量变到质变引起离子通道电流再激活的结果。6.奎尼丁对不同的遗传性离子通道病作用不同,SQT综合征N588K突变型和Br S综合征R164C突变型对奎尼丁的毒性具有保护作用,LQT综合征T587M突变型对奎尼丁毒性具有加重作用。结论1.Endo、Epi、M和P四种细胞的动作电位形态和动作电位时程心率依赖性曲线的差异是细胞正常电生理活动的重要基础。2.离子通道病的发病机制是通过影响多种离子通道电流,内向和外向电流叠加效应导致动作电位形态的改变,最终导致室性心律失常。3.奎尼丁对细胞动作电位形态的的毒性随着浓度和心跳次数呈现连续性的动态变化,对于Endo、Epi、M和P四种细胞的毒性存在细胞依赖性,且在心室肌细胞和浦肯野细胞中毒性机制不同。4.奎尼丁会延长动作电位时程,因此奎尼丁会加重延长动作电位时程的离子通道病（LQT）,治疗缩短动作电位时程的离子通道病（SQT和Br S）。