
同一变异,换一种组织排列
心律失常性心肌病与心肌细胞之间的连接异常有关。韩国世宗大学(Sejong University)与美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)、埃默里大学(Emory University)团队在 BioChip Journal 研究:当细胞沿不同方向排列时,PKP2 变异造成的传导缺陷及药物反应是否相同。
研究把心肌细胞置于带有微结构的明胶基底,形成沿电信号传播方向排列的纵向组织,以及与传播方向垂直的横向组织,并设置没有预定排列的对照。作者既使用大鼠心肌细胞模型,也在人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)来源心肌细胞中核对 PKP2 变异效应。
人源 PKP2 组织呈现明显的传导差别
人源实验将 PKP2 变异组织与同基因背景的野生型对照相比。在纵向排列下,变异组织的传导速度为 6.0±1.1 cm/s,野生型为 13.3±1.1 cm/s。横向排列的变异组织起始值为 4.3±0.3 cm/s。
这些数字来自研究中的钙信号传播成像,用于比较工程组织内的传播速度;它们不是患者心电图或临床心律失常发生率。作者还观察了细胞连接蛋白 CX43 的位置,以判断排列和基因变异如何共同影响细胞间连接。
SB216763 的改善程度取决于排列方向
对 PKP2 变异的人源组织给予 GSK-3 抑制剂 SB216763 后,纵向排列组的传导速度从 6.0±1.1 提高至 10.2±1.1 cm/s;横向排列组从 4.3±0.3 提高至 6.2±0.4 cm/s。两组都有变化,但纵向组织的绝对恢复幅度更大,仍未完全达到野生型对照。
团队在大鼠细胞构建的另一组心肌组织中也比较了排列方向。与 SB216763 不同,钠通道阻滞剂氟卡尼在这些比较中总体降低传导速度,没有呈现针对变异组织的选择性恢复。不同处理不能统称为“药物改善传导”。
组织方向成为药筛需要记录的条件
这项研究把组织方向纳入同一 PKP2 变异模型的药物比较。在常用的细胞来源、基因背景和处理条件之外,心肌细胞沿电信号传播方向的排列方式,也会改变传导缺陷和改善幅度。对需要用工程心肌组织比较候选物的研究,方向因此是值得明确记录的模型条件。
研究测量的是以心肌细胞为主的工程组织中的钙信号传播和细胞连接状态。作者计划进一步加入成纤维细胞等组成,并比较更多刺激条件;这些工作将帮助判断当前观察能否延伸到更复杂的心脏模型。