患者细胞重现复极延长

Basic Research in Cardiology 报道的研究,将携带 SCN5A R1644H 变异的患者来源人诱导多能干细胞(iPSC)分化为心肌细胞,并与正常参照比较。SCN5A 编码心脏钠通道;研究对象为长 QT 综合征 3 型(LQT3)。

患者来源细胞的钠电流恢复更快:恢复时间常数约为 3.6 ms,正常参照约为 10.8 ms,分别测量 5 和 13 个细胞。钠电流密度没有显著差异。

单细胞动作电位测量显示,全部分析细胞的 90% 复极时程平均约为 156 ms,正常参照约为 95 ms;心室样子集分别约为 226 和 123 ms。较慢的刺激频率使患者细胞的时程延长更明显,两个分析范围分别使用不同细胞集合。

单细胞与细胞群记录提供不同异常信息

微电极阵列(MEA)记录的频率校正场电位时程同样延长,并观察到早期后除极。这种异常在本研究的单细胞动作电位记录中未被检测到,论文保留了两种检测的区别。

动作电位和场电位分别来自膜片钳与细胞群电极记录。药物比较因此同时记录时程变化和早期后除极,以观察复极延长与异常电活动是否同步改善。

美西律缩短复极,并抑制异常电活动

100 μM 美西律在膜片钳检测中,使患者来源细胞的动作电位时程减少约 25.8%;正常参照的变化没有显著性。微电极阵列使用较低浓度范围,10–20 μM 可使患者细胞场电位时程接近正常参照,超过 20 μM 时早期后除极被抑制。

研究还测试了苯妥英和雷诺嗪。在各自指定的刺激条件下,两者缩短患者细胞的动作电位时程;20 μM 雷诺嗪还抑制了 MEA 记录中的早期后除极。

美西律的单细胞检测使用 0.6 Hz 电刺激,苯妥英和雷诺嗪使用 0.2 Hz;MEA 另按搏动频率校正场电位时程。各药物按对应检测条件比较。

美西律对患者来源心肌细胞的复极和异常电活动的作用,以及供者心电图。

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美西律对患者来源心肌细胞的复极和异常电活动的作用,以及供者心电图。(Malan D et al. / Basic Research in Cardiology, 2016, Figure 4;CC BY 4.0;NLM/PMC)

供者记录提供临床关联

供者在美西律单药治疗记录中的校正 QT 间期(QTc),由约 507 ms 降至约 440 ms。细胞中复极缩短的方向与这一记录相符,构成该患者背景下的体外—临床关联。

原文同时分析了家系资料,但不同治疗组具有不同基础状况与样本数。家系资料是观察性记录;当前体外药物比较集中于 1 名供者的遗传背景,细胞尚不成熟。

来源与延伸阅读

  1. Human iPS cell model of type 3 long QT syndrome recapitulates drug-based phenotype correction. Basic Research in Cardiology (2016). ↗

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