心肌细胞与邻近神经束的透射电子显微图。
心肌细胞与邻近神经束的透射电子显微图。(Prof Giorgio Gabella / Wellcome Collection;CC BY 4.0)

2 个培养室分别容纳交感神经元与心肌细胞

美国纽约退伍军人医疗系统(VA New York Harbor Healthcare System)等机构在 Lab on a Chip 报道人源神经—心肌共同培养系统。团队用人诱导多能干细胞(iPSC)分别获得交感神经元和心肌细胞,再将它们置于由微通道相连的 2 个开放培养室。

免疫荧光成像、基因表达与膜片钳记录用于确认神经元身份和功能。细胞表达酪氨酸羟化酶、多巴胺 β 羟化酶等交感神经相关标志,并产生自发动作电位;1 μM 尼古丁可引起神经元膜去极化。

轴突连接后,神经刺激传递到心肌

共同培养使神经元轴突伸入心肌细胞培养室。培养 10 天后,膜片钳和视频运动分析分别记录到心肌细胞动作电位频率与搏动频率增加,支持 2 个细胞区室形成了功能联系。

选择性在神经元培养室加入尼古丁,可进一步提高心肌细胞的动作电位频率与搏动频率。β 肾上腺素能受体阻断剂普萘洛尔在 5 μM 条件下显著降低搏动频率。作者据此提出,这种分区共同培养可用于研究神经—心肌相互作用及相关药理反应。

来源与延伸阅读

  1. Modeling sympathetic neuro-cardiac interactions in a hiPSC-based microphysiological system. Lab on a Chip (2026). ↗