低剂量乌头碱持续给药重塑hiPSCs-CM线粒体能量代谢模式

目的探究低剂量乌头碱对人诱导多能干细胞分化心肌细胞(human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes,hiPSCs-CM)代谢的影响。方法100 nmol·L^(-1)乌头碱对hiPSCs诱导分化的hiPSCs-CM细胞持续给药后,能量代谢分析仪(Seahorse)检测代谢表型变化;微电极阵列(Microelectrode array,MEA)检测电生理参数;qRT-PCR检测脂糖代谢关键基因的表达;Western blot检测hiPSCs-CM中多能性转录因子的表达。结果100 nmol·L^(-1)乌头碱持续给药后,hiPSCs-CM代谢表型从氧化磷酸化向糖酵解方向偏移;脂代谢调控关键基因表达降低,而葡萄糖转运蛋白1(facilitative glucose transporters 1,Glut1)与转运蛋白4(facilitative glucose transporters 4,Glut4)比值明显升高;hiPSCs-CM收缩力降低(收缩频率增加且振幅减弱)、兴奋传导延迟,但未见明显心律失常指征。结论低剂量乌头碱持续给药会诱导心肌功能出现明显变化、能量代谢模式发生明显重构,这可能与其导致心肌细胞多能性增强和/或能量代谢底物选择改变密切相关。

乌头碱对人诱导多能干细胞衍生心肌细胞中钙信号的影响

该文旨在探究乌头碱对人诱导多能干细胞衍生心肌细胞(human induced pluripotent stem cells-derived cardiomyocytes,hiPSCs-CMs)中钙信号的影响。用CCK-8法测定乌头碱对hiPSCsCMs细胞存活率的影响;通过共聚焦显微镜的明场模式记录不同加药时间和浓度条件下乌头碱对心肌细胞的搏动频率的影响;通过共聚焦显微镜荧光系统记录乌头碱对细胞自发及1、2、3 Hz电刺激条件下钙信号的影响;使用咖啡因诱导心肌细胞肌质网中的钙离子,令其全部被释放出来,以探究乌头碱对钙库的影响。乌头碱在加药浓度为9μmol/L、加药时间为6 h时将产生毒性作用,可对hiPSCs-CMs细胞存活率造成显著影响;乌头碱能够明显加快hiPSCs-CMs搏动频率,最大搏动频率与加药时间和浓度相关;乌头碱能够明显降低hiPSCs-CMs自发及1、2、3 Hz电刺激条件下钙瞬变的振幅;经0.3μmol/L乌头碱作用3 h的hiPSCs-CMs的钙库总钙量下降;且乌头碱对hiPSCs-CMs搏动频率及钙信号的影响具有洗脱作用。乌头碱能够加快hiPSCs-CMs搏动频率,降低钙瞬变振幅与钙库总钙量,并由此影响心肌功能。