葛焰，王伟，刘洁玉，曾博

(西南医科大学心血管医学研究所，医学电生理学教育部重点实验室，四川泸州646000)

电刺激心脏起搏是广泛用于临床治疗和实验室研究的心脏起搏技术，基本作用原理为使用起搏器即电脉冲信号发生器向局部心肌组织直接施加特定频率的电刺激，使该区域心肌细胞膜电位去极化，产生动作电位并将兴奋传导至相邻区域的心肌组织，使心脏激动和收缩(Roth，1994)。虽然电刺激心脏起搏器已经在临床应用上取得了很大的成功，但是在实验室研究，特别是使用小鼠作为疾病模型的心律失常研究中电刺激起搏还存在明显的技术缺陷，如只能用于引发动作电位的短暂去极化，不能长时间持续刺激(Bruegmannetal.，2010)；导致不同部位的心肌产生不均匀的去极化和超极化区域(Gillisetal.，1996)；电刺激作用于目标区域的所有细胞，包括心肌细胞、成纤维细胞、心肌浸润的巨噬细胞等，不能选择性作用于心肌细胞(Zagliaetal.，2019)；电解组织液产生氢气、氧气、氯气等组织损伤性气体并改变局部pH值等(Merrilletal.，2005)。为了避免以上问题，需要开发新的心脏起搏技术对电刺激技术进行补充或替代。

光遗传学(Deisserothetal.，2006)是利用基因重组技术，将光敏感的生物元件导入细胞、组织或个体中，对特定的生物学功能进行研究的新型技术手段，目前使用最多的光遗传学工具是视紫红质通道蛋白2 (channelrhodopsin-2，ChR2)，该蛋白是一种蓝光激活的阳离子通道(Nageletal.，2003)，将ChR2表达于可兴奋的靶细胞或靶器官上，利用一定强度的蓝光将其激活开放即可实现对细胞、组织、器官及动物生理功能的精细调控(Lerneretal.，2016；……