目錄:上海乾思生物科技有限公司>>細胞>>細胞系>> BY-1491GPCM豚鼠心肌細胞系
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來源與建立特征
形態與生長特征
功能特性
心肌特異性標志物表達:高表達心肌肌鈣蛋白 I(cTnI,98% 陽性)、肌球蛋白重鏈(MYH6,97% 陽性)及縫隙連接蛋白 Cx43(96% 陽性),其中 cTnI 表達量是 104C1 細胞的 8.5 倍(104C1 細胞僅在誘導分化后微量表達);與 104C1 細胞的多能性標志物不同,其心肌轉錄因子 GATA4 與 Nkx2.5 的表達量分別是豚鼠成纖維細胞的 6.2 倍和 5.8 倍,體現心肌細胞的譜系特異性。
電生理與收縮功能:具備典型的心肌動作電位特征(靜息電位 - 70mV,動作電位時程 300ms),通過膜片鉗技術可記錄到 L 型鈣通道電流(峰值電流密度 - 8pA/pF);同步搏動時細胞縮短率達 15%(與成年豚鼠心室肌細胞一致),收縮力隨鈣離子濃度升高而增強(0.5mM Ca2?時收縮幅度提升 2.3 倍),與 104C1 細胞的非收縮特性形成鮮明對比。
病理應激響應:對缺血缺氧敏感,缺氧(1% O?)處理 24 小時后,乳酸脫氫酶(LDH)釋放量增加 3.2 倍,凋亡率達 35%(TUNEL 陽性);同時上調缺氧誘導因子 HIF-1α(表達量提升 4.5 倍),模擬心肌梗死的早期病理變化,而 104C1 細胞因胚胎特性對缺氧耐受更強(凋亡率僅 12%)。
心肌生理機制研究
興奮 - 收縮耦聯:利用 GPCM 細胞發現,鈣調蛋白激酶 II(CaMKII)的磷酸化(Ser2814 位點)是調控心肌收縮頻率的關鍵,磷酸化率達 60% 時搏動頻率從 60 次 / 分鐘升至 90 次 / 分鐘;敲除 CaMKII 后,頻率對腎上腺素的響應消失(104C1 細胞因缺乏收縮功能無法開展此類研究),證實其在心率調節中的核心作用。
縫隙連接通訊:通過熒光淬滅恢復實驗顯示,Cx43 介導的細胞間通訊效率達 70%(是 104C1 細胞的 5 倍),該通訊可被心律失常藥物庚胺醇抑制(抑制率 85%);實時成像觀察發現,縫隙連接功能缺失導致細胞同步搏動瓦解(出現多灶性心律),為心律失常機制提供可視化證據。
心血管疾病模型構建
心律失常模型:通過基因編輯敲除 GPCM 細胞的KCNH2基因(編碼鉀通道),構建長 QT 綜合征模型,動作電位時程延長至 550ms(正常為 300ms),并出現早期后除極現象;該模型對索他洛爾的治療響應與患者心肌細胞一致(動作電位時程縮短 40%),優于傳統異源表達系統(104C1 細胞因缺乏功能鉀通道不適用)。
心肌肥厚模型:用血管緊張素 II(AngII)處理 GPCM 細胞 48 小時,細胞體積增大 50%,ANP(心房鈉尿肽)表達量提升 6.2 倍,符合心肌肥厚特征;RNA 測序顯示,124 個肥厚相關基因上調(如MYH7提升 5.8 倍),其中 MEK/ERK 通路激活是關鍵(抑制后肥厚率下降 65%)。
藥物篩選與心臟毒性評估
抗心律失常藥物篩選:建立基于 GPCM 細胞的高通量篩選模型,對 80 種化合物進行評估,發現某新型化合物可特異性延長動作電位時程(20%)而不誘發jian端扭轉型室速,其治療指數(TD??/ED??)是胺碘酮的 3 倍;該結果在豚鼠在體實驗中得到驗證(有效控制房顫發作)。
藥物心臟毒性檢測:利用多參數離子導入技術,GPCM 細胞可在 48 小時內完成藥物心臟毒性評估,對已知心臟毒性藥物(如索他洛爾)的檢出準確率達 92%(104C1 細胞因電生理功能缺失準確率僅 60%);檢測顯示某抗癌藥物可使 L 型鈣通道電流下降 55%,提示潛在心律失常風險。
優勢:
心肌功能完整:與 104C1 細胞的胚胎多能性不同,其保留心肌細胞te有的電生理與收縮功能,研究結論與在體心肌的相關性達 90%(高于小鼠心肌細胞的 75%),尤其適合豚鼠心血管模型的配套研究。
實驗穩定性高:永生化特性使其可長期傳代使用,同一批次細胞的功能變異率<5%(原代心肌細胞為 25%),大幅提升實驗重復性。
病理響應真實:對缺血、藥物等刺激的病理反應與成年心肌高度一致,是研究心肌疾病機制的理想模型(104C1 細胞因胚胎特性響應差異大)。
局限性:
缺乏細胞異質性:均一的心室肌樣表型無法模擬心肌組織中多種細胞類型的相互作用(需與 104C1 分化的成纖維細胞共培養彌補)。
代謝特征差異:與成年心肌細胞相比,葡萄糖氧化率高 20%,脂肪酸氧化率低 30%,能量代謝研究需謹慎解讀。
永生化影響:端粒酶轉染可能導致部分信號通路異常(如 p53 通路活性下降 15%),關鍵結果需在原代細胞中驗證。
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