人体发热时,心率会加快,体温每升高1℃,心率平均增加12～18次/分；而低温麻醉时，心率会减慢，表明心率明显受体温的影响。发热时心率加快，对于心脏病或其它严重疾病患者可能是不利的，因为心率加快使心肌耗氧量增加，可进一步加重病情；当心率加快到一定程度时，由于舒张期缩短，影响冠脉流量，严重时可引起心肌缺血及心室充盈不足，造成心输出量下降。因此探讨体温对心率的影响机制，寻找有效的途径干预高体温引起的心率过快可能具有一定的临床意义；同时探讨体温影响心率的机制对于临床低温麻醉也具有一定的指导意义。 心率的快慢主要取决于心脏起搏点--窦房结的自律性活动。心脏活动受到自主神经(amonomic nervous system)的调节，交感神经(cardiac sympathetic efferents)与迷走神经(cardiac vagal efferents)对心脏活动具有既拮抗又协同的调节作用，因而交感与迷走神经的平衡关系对于心率有重要影响。目前还不清楚体温变化是通过心脏自主神经活动来调节窦房结的节律，还是直接影响窦房结细胞的离子通道蛋白动力过程或细胞膜的通透性而引起心率变化的。本研究的目的之一就在于探讨在发热过程中，自主神经机制尤其是交感与迷走神经的平衡关系的变化与温度对心脏的直接作用，在心率变化中何为主导因素。 为了解心脏自主神经活动在体温变化引起的心率改变中的意义，本研究首先比较了发热病人发热期与体温恢复期的心脏自主神经活动。本研究采集了患者发热期(平均体温39。4℃)与体温恢复后(平均体温37.0℃)的心电图，进行心率变异 (Heart RateVariability， HRV)功率谱分析，发现体温升高时，低频分量功率(LF)、高频分量功率(HF)和低频分量功率与高频分量功率的比值(LF/HF)都没有明显变化(n=17)，表明发热并不伴有心脏交感与迷走神经平衡关系的明显变化。本研究又在家兔，观察了降低体温(比正常体温降低1O℃)对HRV的影响，发现低温时，心率减慢，但LF、HF、LF/HF值与对照相比无明显改变，表明体温降低也不伴有心脏交感与迷走神经平衡关系的明显变化。 本研究进一步采用家兔离体心脏Langendorff灌流模型，观察温度对心率的影响，发现即使没有自主神经支配，温度也能有效地改变心率。上述结果证明无论是发热引起的心动加速还是体温降低引起的心动减缓，自主神经因素都不是介导心率变化的主要因素，这就促使本研究把研究的重点集中到窦房结的自律性机制上来。 在窦房结细胞，超极化激活的环核苷酸门控通道(hyperpolerization-activated cyclic nucleotid-gated channels，HCNs)介导的If电流是影响其自律性高低的重要因素。哺乳动物体内的HCN通道有4种亚型，即HCN 1～4，HCNs受细胞内cAMP的调控，因此本研究探讨了温度对窦房结组织中的cAMP含量的影响。本研究用放射免疫分析的方法，测定不同体温家兔的窦房结组织和不同灌流温度下离体家兔窦房结组织中的cAMP含量，发现无论是在体还是离体条件下，心脏窦房结组织中cAMP含量都随温度升高而增加，提示HCN通道在体温变化引起的心率改变中可能起主导作用。 最后本研究着手在非洲爪蟾卵母细胞构建HCN通道的异体表达模型并观察温度对HCN通道活动的影响。本研究用微注射技术将体外转录的HCNl、HCN2和HCN4的cRNA注入卵母细胞，用双微电极电压钳技术记录HCN通道介导的I<,f>电流，本研究发现，在分别表达了这三种HCN通道的细胞，超极化激活电流随温度升高而增大，通道开放速度增快，而其中温度对HCN2通道的影响最大。 综上所述，本研究工作初步探讨了体温对心率影响的作用途径和机制。本研究的实验提示自主神经活动在发热引起的心动加速或者体温降低引起的心动减缓中不是主要的调节途径；体温变化时，心脏起搏点--窦房结细胞内cAMP含量发生变化从而导致HCN通道功能改变，这可能是体温影响心率的主要机制。