引言Ca 2+对于心脏电导传导和收缩至关重要(1,2)。虽然激发反应耦合触发了Ca 2+从肌浆网(SR)释放到通过Ryanodine receptors(Ryrs)到细胞质的,但SR Ca 2+将Ca 2+摄入Ca 2+在很大程度上由SR Ca 2+ -Atpase 2A(Serca 2a(Serca2a)(2,2,2,2,3)。在SR中,Ca 2+由最丰富的Ca 2+结合蛋白(Calsequestrin 2(Casq2)(4)保留。casq1与CASQ2高度同源,这两种蛋白质的作用类似于调节肌肉细胞中Ca 2+的稳态(5)。尽管CASQ1和CASQ2都存在于骨骼肌中,但仅在心肌细胞中发现CASQ2。小鼠遗传学研究表明,尽管SR Ca 2+稳态调节受到破坏,但CASQ1或CASQ2的丧失未能引起致命性心肌病(5)。相反,心肌细胞中具有CASQ2过表达的转基因小鼠患有严重的心肌病,并在16周的时间内过早死亡(6,7)。液泡心肌病是一种罕见但致命的心脏病,具有肌纤维中突出液泡的特征。它通常与溶酶体功能性缺陷有关,包括储存障碍(即富含酸α-葡萄糖苷酶缺乏症)和蛋白质缺乏症(即,Danon疾病,由LAMP2缺乏症引起)(8-10)。然而,经常观察到非散糖体相关的液泡心脏病,其发病机理需要研究(11,12)。染色质复制复合物调节大量基因表达(13)。以前,有报道称SWI/SNF染色质复合物调节心脏发育和产后心脏的生长(14)。例如,SWI/SNF染色质重塑剂的核心成分BRG1促进胚胎心肌细胞增殖并保留心脏分化(15)。在成年小鼠中,心脏应激激活的BRG1诱导病理α -MHC到β -MHC转移,导致肥大(15)。除了SWI/SNF染色质复合物复合物外,哺乳动物还存在其他3种其他染色质重塑剂(ISWI,NURD和INO80/SWR复合物)(13)。但是,与SWI/SNF复合物相比,这3种染色质复合物在产后心脏中的功能仍然未知。含锌手指命中域 - 含有含蛋白的蛋白1(Znhit1;补充表1;本文在线提供的补充材料; https://doi.org/10.1172/jci.insight.1487752ds1),是一个键
外周交感神经系统 (SNS) 支配并调节体内几乎所有器官的成熟和功能。SNS 调节的最重要器官之一是心脏。交感神经元 (symN) 信号传导促进心脏发育、成熟并增加心跳。SNS 失调与心脏功能障碍有关,例如心律失常和心肌梗死。源自人类多能干细胞 (hPSC) 的人类类器官是研究健康和患病状态下器官发育和功能的宝贵工具。然而,尽管心脏类器官方案广泛可用,但这些类器官均不受 symN 支配,因此缺乏神经心脏相互作用。我们之前曾报道过一种使用 hPSC 的完善的 symN 方案,该方案已应用于模拟多种 SNS 疾病。在这里,我们开发了一种有效的策略来制造交感神经元 (symN) 支配的心脏组装体,而无需复杂的生物工程方法。我们的人类交感神经心脏组装体 (hSCA) 是自组织的,并表现出心肌细胞成熟、心腔形成、心房到心室模式和自发跳动。在 hSCA 中,我们还观察到 symN 神经支配与神经递质释放,以及心肌细胞跳动率的调节,这些可以通过药理学或光遗传学进行操纵。利用这个平台,我们模拟了 symN 介导的早期心脏发育和心肌梗死。这个易于访问且用途广泛的模块化平台将促进体外神经元-器官相互作用的研究,并可能适用于制作更多具有各种周围神经元(如副交感神经元和感觉神经元)的不同器官(如肾脏和肺)的组装体模型。
暴发性心肌炎(FM)是心肌的严重炎症状况,通常会导致猝死,尤其是在年轻人中。在这项研究中,我们采用了单核和空间转录组学对A/J小鼠的Coxsackievievirus B3(CVB3)诱导的FM进行了全面分析,涵盖了七个不同的时间点前后的时间点。我们的发现表明,通过充当CVB3感染的主要靶标,间皮细胞在心肌炎的早期起着至关重要的作用。这触发了巨噬细胞的激活,引发了一系列的炎症。随后,促炎性弹性膜膜和T细胞在心肌中填充,造成组织损伤。我们还将CD8 +效应T细胞鉴定为心肌细胞损伤的关键介体。这些细胞释放了细胞毒性分子,特别是IFN-γ,它调节了SPI1的表达,这是涉及加剧心肌细胞死亡和扩增疾病进展的因素。针对IFN-γ / SPI1轴的治疗干预措施在FM模型中表现出显着的效率。值得注意的是,静脉免疫球蛋白(IVIG)治疗降低了死亡率,抑制病毒增殖并减轻了FM的高温状态。IVIG治疗还下调IFN-γ和SPI1表达,强调其免疫调节和治疗潜力。这种全面的时空转录组分析为FM的发病机理提供了深刻的见解,并突出了可操作的治疗靶标,为这种威胁生命的状况铺平了道路,为更有效的管理策略铺平了道路。
摘要:近年来,人们对心力衰竭的风险层次的兴趣越来越大,以及使用多种生物标志物来识别与这种情况相关的不同病理生理过程。这样的生物标志物是对肿瘤性-2(SST2)的可溶抑制,它显示出一些整合到临床实践中的潜力。SST2是由心脏纤维细胞和心肌细胞响应心肌应激而产生的。SST2的其他来源是主动脉和冠状动脉和免疫细胞(如T细胞)的内皮细胞。的确,ST2也与炎症和免疫过程有关。我们旨在回顾慢性和急性心力衰竭中SST2的预后价值。在这种情况下,我们还提供了有关其在临床实践中的潜在用途的浮雕。
摘要Palladin(Palld)属于肌动蛋白含有免疫球蛋白的蛋白质蛋白的Palld/Myopalladin(mypn)/肌动蛋白家族。palld普遍于几种同工型中表达,其最长的200 kDa同工型(主要在肌肉中表达)表现出与MYPN的高结构同源性。mypn基因突变与人类心肌病有关,而palld在心脏中的作用仍然未知,部分原因是palld敲除小鼠的胚胎致死性。在酵母双杂交筛查中,鲤鱼/Ankrd1和Fhod1被确定为Palld N末端区域的新型相互作用伙伴。为了研究palld在心脏中的作用,我们产生了条件(CPKO)和诱导(CPKOI)心肌细胞 - 特异性PALLD敲除小鼠。虽然CPKO小鼠没有病理表型,但成年CPKOI小鼠的PALD消融引起了进行性心脏扩张和收缩功能障碍,与心肌细胞收缩率降低相关,椎间盘降低的椎间盘异常和纤维化,纤维化,纤维化,demon-palld对于正常心脏的心脏症必不可少。双CPKO和MYPN敲除(MKO)小鼠表现出与MKO小鼠相似的表型,这表明MYPN并不构成CPKO小鼠中PALLD的损失。在人体膨胀和缺血性心肌病患者的心肌组织中发现了MYPN和PALLD同工型的转录水平改变,而其蛋白质表达水平未经改变。
摘要 在哺乳动物发育过程中,左心室和右心室分别来自被称为第一和第二心脏区的早期心脏祖细胞群。虽然这些群体已在非人类模型系统中得到广泛研究,但由于获取原肠胚期人类胚胎的伦理和技术限制,它们的鉴定和体内人体组织研究受到限制。人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 因其已证实能够分化成所有胚胎胚层的能力而成为模拟早期人类胚胎发生的一种令人兴奋的替代方案。在这里,我们描述了 TBX5/MYL2 谱系追踪报告系统的开发,该系统允许识别 FHF 祖细胞及其后代,包括左心室心肌细胞。此外,我们使用基于寡核苷酸的样本多路复用的单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq),在两个独立的 iPSC 系中广泛分析了 12 个时间点的分化 hiPSC。令人惊讶的是,我们的报告系统和 scRNA-seq 分析显示,使用基于小分子 Wnt 的 2D 分化方案,FHF 分化占主导地位。我们将这些数据与现有的小鼠和 3D 心脏类器官 scRNA-seq 数据进行了比较,并证实了我们 hiPSC 衍生的后代中左心室心肌细胞 (>90%) 占主导地位。总之,我们的工作为科学界提供了一种强大的新遗传谱系追踪方法以及正在经历心脏分化的 hiPSC 的单细胞转录组图谱。
引言急性心肌梗死 (AMI) 是全球范围内重大的公共健康问题、心力衰竭 (HF) 的主要原因和主要死亡原因 (1–3)。AMI 患者的标准治疗是直接经皮冠状动脉介入治疗 (PPCI),以再灌注并恢复缺血心肌的氧合血流 (4, 5)。然而,PPCI 却伴有再灌注损伤,这会加剧组织损伤并增加心肌细胞死亡,导致可挽救的心肌减少。据估计,再灌注损伤约占 AMI 后最终梗死的 50% (4, 6)。尽管经过数十年的研究,但尚无任何药物干预措施成功地转化为常规临床实践以减轻缺血-再灌注 (I/R) 损伤的有害影响 (7–9)。因此,减轻心肌 I/R 损伤仍然是心血管医学中尚未满足的需求,以防止缺血事件后发展为慢性 HF。I/R 的潜在机制复杂且多因素,但动物模型数据表明,缺血性心肌细胞内的线粒体功能障碍是关键因素(10-12)。在 I/R 损伤期间,线粒体功能对心肌细胞维持细胞能量、氧化还原和活力至关重要(13)。I/R 损伤引起的线粒体缺陷可导致线粒体介导的细胞凋亡,包括线粒体膜电位受损(ΔΨ)、钙超载和氧化应激(14, 15)。这被认为是由于 I/R 期间氧气和营养物质供应不连续而导致代谢失衡所致(16, 17)。了解代谢
引入了严重的缺氧 - 缺血性诱导的急性心肌梗死(AMI),尽管我们对低氧分子机制的理解有限,急性心肌梗死(AMI)仍然是世界范围内死亡的主要原因之一,这些机制负责低氧 - 异常介导的心脏介导的心脏细胞损害(1-3)。因此,我们迫切要发现新颖的分子机制并为AMI开发新的疗法(3)。长的非编码RNA(LNCRNA)被定义为具有强生物学功能的〜200个核苷酸的非编码RNA。最近的研究已经确定,一组LNCRNA与AMI有关,该研究可能代表了一类新型的诊断生物标志物和治疗靶标(4,5)。BIM诱导死亡(Morrbid)的髓样RNA调节剂是2016年鉴定出的白细胞特异性lncRNA,在小鼠和人类之间是保守的,是白细胞寿命的关键控制因素(6)。另一项研究报告说,白细胞特异性的莫比德与左心室肥大有关(7)。迄今为止,尚不清楚心肌细胞是否可以表达Morrbid以及Morrbid的角色在心脏病中,例如AMI。为此,我们已经确定人类和小鼠心肌细胞都可以表达大量的莫比德。Morrbid的表达显着增加,并且在AMI后小鼠心脏中显着增加。因此,当前的研究旨在确定Car-diac肌细胞Morrbid在AMI中的作用,并确定涉及的潜在细胞和分子机制。
持续的病理心肌肥大会导致心力衰竭(HF);一个重大的健康问题影响了全球大部分人口。在HF中,肽素II(UII)的循环水平有明显的升高,但目前尚不清楚这是否是肥大的结果,还是高水平的高水平有助于肥大的发展。这项研究的目的是研究UII及其受体UT在心脏肥大发展中的作用和所涉及的信号分子。室心肌细胞用200nm UII处理48小时,并通过长度/宽度(L/W)比的测量来定量肥大。UII导致L/W比的变化从4.53±0.10到3.99±0.06; (p <0.0001)48小时后。响应由UT-Antagonist SB657510(1μm)逆转。UT受体激活导致通过Western印迹测量的ERK1/2,P38和CAMKII信号传导途径的激活;这些参与肥大的诱导。JNK不参与。此外,ERK1/2,P38和CAMKII抑制剂完全阻断了UII诱导的肥大。肌质网(SR)Ca 2+渗出症在分离的心肌细胞中研究。SR Ca 2+渗出没有显着增加。我们的结果表明,MAPK和CAMKII信号通路的激活与对UII的肥厚反应有关。总的来说,我们的数据表明,增加的循环UII可能有助于左心室肥大的发展和对UII/UT受体系统的药物抑制作用,可能证明有益于减少心脏病中的不良重塑和减轻收缩功能障碍。
图1:检测与SARS-COV-2病毒感染相关的宿主细胞蛋白和基因。a-f:人类胚胎干细胞衍生的心肌细胞(HESC-CMS)(上)和代表性的荧光图像(n = 6个不同的供体的六个不同供体)人类左心室(人LV)组织(人LV)组织(下部)(下)(下)(下)(下)(下)(下)(下)(下)(n = 6),对人类干细胞衍生的心肌细胞(HESC-CMS)(hESC-CMS)(HESC-CMS)(HESC-CMS)(HESC-CMS)(HESC-CMS)(HESC-CMS)(HESC-CMS)(HESC-CMS)(HESC-CMS)(HESC-CMS)进行了代表性荧光共焦图像(n = 3个独立的实验)。用4%甲醛固定细胞和组织,并用针对ACE2(a),TMPRSS2(b),B0AT1(C),Catherepsin B(d),Catherepsin l(e)和Furin(f)的原代抗体进行免疫标记,并与二次抗体conjugody Conjugy conjugugy conjugugy(f) 33342核标记(蓝色)。g:显示仅用二抗和HOECHST 33342核标记处理的对照细胞(上)和组织(下部)。比例尺显示50μm。h:图形数据显示了观察到的hESC-CM种群在可视化后(背景)呈阳性免疫标记的百分比,其靶向针对概述的蛋白质靶标产生的初级抗体的二抗。i:图形数据显示了hESC-CMS中病毒输入和加工基因表达的百万读数(rpm)±SEM(n = 7在三个不同的区分中重复)和人lv(n = 5个个体)。SLC6A19,CTSB和CTSL分别是编码B0AT1,组织蛋白酶B和组织蛋白酶L的基因。