酣畅淋漓的见解： 心脏领域的最新进展
在今年的基础心血管科学科学会议（BCVS 2024）之后，以下刊物综述将聚焦一系列心脏研究，从人类诱导多能干细胞（hiPSC）到整体动物研究。与会议对心脏研究的广泛关注相呼应，本综述将涵盖有关 hiPSC 衍生心肌细胞（hiPSC-CMs）的发展、心力衰竭的性别依赖性进展以及 t 管结构和功能调控的最新见解。
特写图片（改编自 © Rossler et al. (2024)，采用 CC BY 4.0 DEED 许可）展示了 A) 乳酸盐和 MACS 纯化方法获得的 hiPSC-ECTs 的三维图像。B) 乳酸盐和 MACS hiPSC-ECTs 上的α-肌动蛋白和 DAPI 免疫荧光标记。C) 肉节长度比较。D) 乳酸（红色）和 MACS（蓝色）hiPSC-ECT 的原始牵张力（TF）和。E)平均牵张力（NForce）曲线。
乳酸和免疫磁性纯化的 hiPSC 衍生心肌细胞可生成具有可比性的工程心脏组织构建物
人类诱导多能干细胞（hiPSCs）是一种强大的研究工具，可用于疾病建模、药物发现和精准治疗。hiPSC 几乎可以分化成任何感兴趣的细胞类型，这种能力已渗透到神经科学、肾脏病学、肠胃病学和心脏病学等领域，展示了其在各科学学科中的深远潜力。在心脏领域，hiPSC 衍生的心肌细胞（hiPSC-CMs）已被战略性地用于心脏疾病建模和预测药物诱导的心脏毒性。尽管取得了这些进展，但在生成三维工程心脏组织（hiPSC-ECT）的过程中，人们对 hiPSC-CMs 的纯化方法提出了担忧。虽然乳酸纯化是一种流行且具有成本效益的方法，但 Davis et al. (2022)最近的一项研究表明，与基于磁性抗体的细胞分拣（MACS）纯化相比，乳酸纯化技术会导致类似缺血性心肌病的表型。为了解决这个问题， Rossler et al. (2024)对乳酸和 MACS hiPSC-ECTs 的结构、功能和蛋白质组进行了详细分析。
用缝合线将每个 hiPSC-ECT 构建体连接到 801B 小型完整肌肉装置上，然后用 701C 大功率刺激器以 1 Hz 的频率刺激组织。当构建体被逐步拉伸至最佳长度时，使用 403A 力传感器的力读数记录等长抽搐力。在进行进一步的功能分析（包括评估 Ca2+ 瞬态和肌节长度）后，将构建体冷冻以进行蛋白质组分析。
对这两种构建体进行的等长抽搐力评估和 Ca2+ 瞬态测量显示出相似的功能表现。此外，基于结构和蛋白质组学的分析表明，肌节长度、蛋白通路表达或肌丝蛋白形式没有显著差异。因此，这些综合评估表明，当 hiPSC-CMs 随后在 ECTs 中生长时，乳酸纯化与 MACS 纯化不会产生明显差异。
性别特异性心血管重塑导致老年高血压大鼠心力衰竭的发生与性别有关
射血分数保留型心力衰竭（HFpEF）发病率的上升凸显了加强该领域研究工作的迫切需要。事实上，一些新出现的研究指出了心力衰竭（HF）的性别差异，包括风险因素、病理生理学和对治疗反应的差异。尽管有这些发现，但女性在实验和临床研究中的代表性仍然不足，导致我们对该疾病的认识存在很大差距。为了弥补这一差距， Kovács et al. (2024) 利用 15 周大和 1 周大的雌性和雄性高血压转基因大鼠对心脏功能进行了重要比较。
使用 1600A 渗透心肌细胞测试系统，在倒置显微镜下选择转基因组和对照组的单个心肌细胞，用硅胶粘附到 315C 高速长度控制器上，并用 403A 力传感器进行评估。将带皮心肌细胞从松弛溶液转移到活化溶液，穿过仪器的孔，测量带皮心肌细胞对 Ca2+ 的敏感性。
这项对细胞心脏功能的研究揭示了野生型大鼠和转基因大鼠在 Ca2+ 依赖性产力方面的性别差异。具体来说，与 WT 对照组相比，雄性大鼠的 pCa50 值升高，而雌性大鼠的 pCa50 值降低。此外，与对照组相比，转基因雌鼠的 Fmax 值下降。在细胞水平之外，转基因雄性大鼠在 1 年后的死亡率明显高于其他组别，同时还表现出心脏增大和左心室肥厚。在蛋白质水平上，与 WT 雌性大鼠相比，WT 雄性大鼠的 cMyBP-C 和 cTnI 磷酸化程度更高，转基因雄性大鼠的磷酸化程度进一步升高。综上所述，这些发现进一步证明了心房颤动的发展过程中存在性别特异性心血管重塑。概述的心脏功能障碍的性别差异进一步加深了我们对男性和女性高血脂发展的理解，重要的是为更有针对性的疗法和治疗铺平了道路。
前负荷和后负荷对心肌细胞 t 型微管结构的调节： 在心脏代偿和失代偿中的作用
T 型微管本质上是膜内陷，通过促进动作电位的传递，在触发心肌细胞收缩方面发挥着关键作用。事实上，T-微管结构或调节的破坏会损害心脏功能，导致心力衰竭等疾病。尽管已知心衰期间的高负荷与心肌细胞 t 型微管以及 Ca2+ 平衡的破坏有关，但前负荷和后负荷的变化是否会促进 t 型微管的适应性重塑仍是未知数。因此，Ruud 等人（2024 年）试图揭示机械负荷的变化如何影响 t 型微管的完整性和心脏功能。
从 9-12 周大的雄性 Wistar 大鼠心脏中提取乳头肌，将其安装在 1205A 隔离肌肉系统上，肌肉的一端连接到 300B-LR 双模式杠杆系统上。后负荷的程度通过杠杆臂的刚度来改变，并使用 LabView 定制软件来控制杠杆臂和获取数据。
对分离的乳头肌进行分析后发现，心肌细胞 t 型微管密度与前负荷或后负荷的变化之间存在明显的钟形关系。对啮齿类动物和人类心脏的心肌样本进行的进一步分析表明，适度增加负荷会导致微管增殖、钙处理能力增强和心脏功能改善。然而，当负荷过大时，t-微管密度会显著降低，并发展为射血分数降低的心力衰竭（HFrEF）。因此，这项研究表明，在正常和病理条件下，收缩期张力对调节t-微管密度和心脏功能至关重要。
结论
心脏领域的最新进展推动了我们对心脏病模型、发病机制和新型治疗途径的理解。 Rossler et al. (2024)、 Kovács et al. (2024) 和 Ruud et al. (2024) 的这些研究增进了我们对三维工程心脏组织生成、心力衰竭的性别差异以及收缩期张力对心脏功能的影响的了解，这些研究共同呼应了新见解的大好趋势。
