技术文章
TECHNICAL ARTICLES详细介绍
来源与建立特征
形态与生长特征
功能特性
心肌特异性标志物表达:高表达心肌肌钙蛋白 I(cTnI,98% 阳性)、肌球蛋白重链(MYH6,97% 阳性)及缝隙连接蛋白 Cx43(96% 阳性),其中 cTnI 表达量是 104C1 细胞的 8.5 倍(104C1 细胞仅在诱导分化后微量表达);与 104C1 细胞的多能性标志物不同,其心肌转录因子 GATA4 与 Nkx2.5 的表达量分别是豚鼠成纤维细胞的 6.2 倍和 5.8 倍,体现心肌细胞的谱系特异性。
电生理与收缩功能:具备典型的心肌动作电位特征(静息电位 - 70mV,动作电位时程 300ms),通过膜片钳技术可记录到 L 型钙通道电流(峰值电流密度 - 8pA/pF);同步搏动时细胞缩短率达 15%(与成年豚鼠心室肌细胞一致),收缩力随钙离子浓度升高而增强(0.5mM Ca²⁺时收缩幅度提升 2.3 倍),与 104C1 细胞的非收缩特性形成鲜明对比。
病理应激响应:对缺血缺氧敏感,缺氧(1% O₂)处理 24 小时后,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增加 3.2 倍,凋亡率达 35%(TUNEL 阳性);同时上调缺氧诱导因子 HIF-1α(表达量提升 4.5 倍),模拟心肌梗死的早期病理变化,而 104C1 细胞因胚胎特性对缺氧耐受更强(凋亡率仅 12%)。
心肌生理机制研究
兴奋 - 收缩耦联:利用 GPCM 细胞发现,钙调蛋白激酶 II(CaMKII)的磷酸化(Ser2814 位点)是调控心肌收缩频率的关键,磷酸化率达 60% 时搏动频率从 60 次 / 分钟升至 90 次 / 分钟;敲除 CaMKII 后,频率对肾上腺素的响应消失(104C1 细胞因缺乏收缩功能无法开展此类研究),证实其在心率调节中的核心作用。
缝隙连接通讯:通过荧光淬灭恢复实验显示,Cx43 介导的细胞间通讯效率达 70%(是 104C1 细胞的 5 倍),该通讯可被心律失常药物庚胺醇抑制(抑制率 85%);实时成像观察发现,缝隙连接功能缺失导致细胞同步搏动瓦解(出现多灶性心律),为心律失常机制提供可视化证据。
心血管疾病模型构建
心律失常模型:通过基因编辑敲除 GPCM 细胞的KCNH2基因(编码钾通道),构建长 QT 综合征模型,动作电位时程延长至 550ms(正常为 300ms),并出现早期后除极现象;该模型对索他洛尔的治疗响应与患者心肌细胞一致(动作电位时程缩短 40%),优于传统异源表达系统(104C1 细胞因缺乏功能钾通道不适用)。
心肌肥厚模型:用血管紧张素 II(AngII)处理 GPCM 细胞 48 小时,细胞体积增大 50%,ANP(心房钠尿肽)表达量提升 6.2 倍,符合心肌肥厚特征;RNA 测序显示,124 个肥厚相关基因上调(如MYH7提升 5.8 倍),其中 MEK/ERK 通路激活是关键(抑制后肥厚率下降 65%)。
药物筛选与心脏毒性评估
抗心律失常药物筛选:建立基于 GPCM 细胞的高通量筛选模型,对 80 种化合物进行评估,发现某新型化合物可特异性延长动作电位时程(20%)而不诱发jian端扭转型室速,其治疗指数(TD₅₀/ED₅₀)是胺碘酮的 3 倍;该结果在豚鼠在体实验中得到验证(有效控制房颤发作)。
药物心脏毒性检测:利用多参数离子导入技术,GPCM 细胞可在 48 小时内完成药物心脏毒性评估,对已知心脏毒性药物(如索他洛尔)的检出准确率达 92%(104C1 细胞因电生理功能缺失准确率仅 60%);检测显示某抗癌药物可使 L 型钙通道电流下降 55%,提示潜在心律失常风险。
优势:
心肌功能完整:与 104C1 细胞的胚胎多能性不同,其保留心肌细胞te有的电生理与收缩功能,研究结论与在体心肌的相关性达 90%(高于小鼠心肌细胞的 75%),尤其适合豚鼠心血管模型的配套研究。
实验稳定性高:永生化特性使其可长期传代使用,同一批次细胞的功能变异率<5%(原代心肌细胞为 25%),大幅提升实验重复性。
病理响应真实:对缺血、药物等刺激的病理反应与成年心肌高度一致,是研究心肌疾病机制的理想模型(104C1 细胞因胚胎特性响应差异大)。
局限性:
缺乏细胞异质性:均一的心室肌样表型无法模拟心肌组织中多种细胞类型的相互作用(需与 104C1 分化的成纤维细胞共培养弥补)。
代谢特征差异:与成年心肌细胞相比,葡萄糖氧化率高 20%,脂肪酸氧化率低 30%,能量代谢研究需谨慎解读。
永生化影响:端粒酶转染可能导致部分信号通路异常(如 p53 通路活性下降 15%),关键结果需在原代细胞中验证。
以上信息仅供参考,详细信息请联系我们。
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