两种人源细胞背景建立高糖对照

香港大学团队在 Scientific Reports 报道一项研究,把诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)来源心肌细胞置于不含胰岛素的高糖条件,再比较不同时间加入恩格列净后的细胞反应。

主要细胞背景 KS1 来自 1 名无心功能异常的健康男性,另用健康女性来源 IMR90 复测部分结果。正常与高糖条件分别为 5.5 和 22 mM 葡萄糖,培养持续 14 天。

高糖组出现细胞面积增加,肥大相关标志及 NPPB 表达升高。收缩测试则显示细胞缩短比例、最大缩短速度及舒张时恢复长度的速度降低。

钙信号增强与收缩减弱同时出现

视频边缘追踪测量单细胞收缩,荧光比值记录钙瞬变。高糖组的钙瞬变幅度较大、上升较快,但衰减变慢;与此同时,机械收缩能力降低。

分子检测显示,NCX1 相关表达下降,受磷蛋白(phospholamban)及其磷酸化形式增加,可与钙信号变化进行比较。

恩格列净从高糖培养开始或第 7 天加入

研究使用 5 μM 恩格列净,一组从高糖培养开始共同加入,另一组先高糖处理 7 天再加入。两组均在第 14 天进行比较。

无论从开始还是延后处理,恩格列净均降低细胞面积及部分肥大相关表达,并改善缩短、恢复长度和钙信号衰减。IMR90 的部分复测也呈现类似变化。

处理时机对部分指标有影响:共同处理可降低高糖诱导的受磷蛋白变化,延后处理未显示相同作用;共同处理还降低 caspase-3 蛋白增加,延后处理没有这一变化。

高糖及不同给药时机下的人源心肌细胞收缩变化。

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高糖及不同给药时机下的人源心肌细胞收缩变化。(Ng KM et al. / Scientific Reports, 2018, Figure 3;CC BY 4.0;NLM/PMC)

功能改善与细胞损伤、代谢指标分别判断

各处理组没有观察到明显细胞死亡,也未检出剪切型 caspase-3/7。高糖条件下出现的 caspase-3 总蛋白增加,没有同时伴随这些细胞死亡证据。

细胞外酸化检测显示,高糖组糖酵解能力降低;加入恩格列净后与高糖组没有显著差别。收缩和钙信号的改善因此发生在未明显恢复这一代谢指标的条件下。

模型采用 2 个健康供者背景。作者指出,患者的遗传与环境背景可影响药物反应,患者来源细胞测试可补充当前高糖培养模型。

来源与延伸阅读

  1. Empagliflozin Ammeliorates High Glucose Induced-Cardiac Dysfuntion in Human iPSC-Derived Cardiomyocytes. Scientific Reports (2018). ↗

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