长期处理用于观察药物对心肌细胞的直接影响

恩格列净的心血管作用促使研究者进一步考察心肌细胞本身的反应。德国团队在 Journal of Molecular Medicine 报道一项人源细胞研究,比较连续 2 周与 8 周处理后,心肌细胞的兴奋和钙活动是否改变。

细胞来自 3 名健康女性供者的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC),共开展 4 次心肌细胞分化。培养物的心肌肌钙蛋白 T 阳性比例超过 90%。处理在分化约 4–5 周后开始。

每组接受 0.5 μM 恩格列净或对照,处理 2 周或 8 周。培养、检测、分析和统计按盲法开展,电刺激频率作为功能测试中的另一个条件。

研究主要记录钙瞬变、舒张期钙释放、动作电位以及兴奋-收缩耦联相关基因和蛋白。各项功能检测采用相应的细胞样本,表达分析使用其中的供者子集。

钙瞬变和肌浆网钙储量未显著改变

团队用 Fura-2 荧光记录钙瞬变,在 0.25、0.5 和 1 Hz 电刺激下,比较幅度、舒张期钙水平和钙清除速度。咖啡因诱发的钙释放用于估算肌浆网钙储量。

2 周及 8 周处理后,钙瞬变幅度、舒张期水平和清除指标均未显著变化。肌浆网钙负荷也没有显示显著改变。

例如,8 周、0.25 Hz 条件下,对照钙瞬变幅度为 F340/F380 比值 0.54±0.03,药物组为 0.61±0.04;分析分别包含 136 和 125 个细胞,组间差异未达到显著。

舒张期钙火花由 Fluo-4 共聚焦线扫描检测。8 周时,两组钙火花频率均约 2.3 次/100 μm/s,频率、大小及按两者计算的总钙泄漏指标均无显著变化。

动作电位时程和其他电参数相近

研究用膜片钳电流钳模式记录动作电位,在 0.25、0.5、1 和 2 Hz 刺激下比较电参数。主要指标包括静息膜电位、动作电位幅度和 80% 复极时程(APD80)。

8 周处理后,在 0.25 Hz 刺激下,对照 APD80 为 344.4±15.4 ms,恩格列净组为 358.5±18.5 ms,对应 45 和 43 个细胞。该比较未达到显著,静息膜电位及动作电位幅度也未显著改变。

电生理与钙成像的阴性结果方向一致,分别覆盖复极时程和细胞内钙信号。

恩格列净处理 2 周和 8 周后的动作电位、复极时程及相关电参数。

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恩格列净处理 2 周和 8 周后的动作电位、复极时程及相关电参数。(Pabel S et al. / Journal of Molecular Medicine (Berlin, Germany), 2020, Fig4;CC BY 4.0;NLM/PMC)

耦联相关表达指标补充功能结果

转录组与蛋白检测使用 4 次分化、2 名供者的样本子集。团队重点检查钙处理和兴奋-收缩耦联相关基因,包括肌浆网钙释放、回收及膜转运相关类别。

所分析的耦联相关基因没有显示差异表达。RyR2、SERCA2a、PLB、NCX、CaMKII 及其相关磷酸化蛋白检测也未见显著变化,与功能实验相互补充。

这些表达结果针对研究选取的相关基因和蛋白。作者以它们支持在当前培养条件下未检测到明显的直接心肌细胞效应。

健康细胞与固定浓度构成本次实验条件

研究使用健康供者来源细胞、0.5 μM 药物和 2 种长期处理时长,直接测量细胞层面的钙及电生理反应。疾病状态、药物对其他组织的作用,以及全身环境变化未包含在这一培养体系中。

作者在讨论中提出,恩格列净可能通过其他细胞或整体生理路径发挥作用。对人源心肌细胞开展长期、盲法、多指标测试,也为药物直接作用的比较提供了具体实验条件和阴性结果。

来源与延伸阅读

  1. Long-term effects of empagliflozin on excitation-contraction-coupling in human induced pluripotent stem cell cardiomyocytes. Journal of Molecular Medicine (Berlin, Germany) (2020). ↗

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