Кардиомиоциты типичные и атипичные: В чем отличие типичных кардиомиоцитов от атипичных?

Содержание

Виды кардиомиоцитов

Строение кардиомиоцитов

Определение 1

Кардиомиоциты – это клетки длиной 100 — 150 мкм, диаметром 10-20 мкм, имеющие неправильную цилиндрическую форму. Кардиомиоцитами образована основная часть миокарда.

С помощью светового микроскопа можно увидеть многочисленные анастомозы, разветвления пучков кардиомиоцитов, которые формируют сетки. Связано это с нерегулярным соединением между собой отдельных клеток. В каждом кардиомиоците содержится одно или два удлиненных овальных ядра, которые расположены в центре и окружены миофибриллами, строго прямолинейно расположенными по периферии.

На обоих полюсах ядра заметны удлиненные зоны цитоплазмы, которая лишена миофибрилл.

Весьма характерными являются контакты двух соседних кардиомиоцитов, которые имеют вид темных извилистых полос, вставочных дисков, активно участвующих в передаче возбуждения от клетки к клетке.

Помощь со студенческой работой на тему


Виды кардиомиоцитов

Кардиомиоциты с помощью дисков соединены друг с другом.

Кардиомиоциты богаты митохондриями. Их сарколемма толщиной около 9 нм содержит множество пузырьков, микропиноцитозных инвагинаций.

Так же, как в мышечном волокне различаются следующие функциональные аппараты:

  • энергетический
  • мембранный,
  • сократительный (фибриллярный),
  • трофический.

Соединяются между собой кардиомиоциты в цепочки основаниями цилиндров. Эти зоны носят называние «вставочные диски», в которых выделяются десмосомы и щелевидные контакты).

Десмосомы служат для обеспечения механического сцепления, препятствующего расхождению кардиомиоцитов. Щелевидные контакты учавствуют в передаче сокращений от одного кардиомиоцита к другому.

Всех виды кардиомиоцитов не содержат камбиальные клетки и не способны к делению. Для них характерна лишь внутриклеточная регенерация.

Виды кардиомиоцитов

В миокарде выделяются следующие виды кардиомиоцитов:

  1. рабочие кардиомиоциты;
  2. проводящие кардиомиоциты;
  3. секреторные кардиомиоциты.

Рабочие кардиомиоциты

Рабочие (сократительные, типичные) кардиомиоциты – клетки цилиндрической формы, диаметром 10-20 мкм и длиной до 100-150 мкм.

Замечание 1

Рабочие кардиомиоциты составляют большинство сердечных мышечных клеток. Благодаря рабочим кардиомиоцитам происходит сокращение камер сердца.

Проводящие кардиомиоциты

Проводящие кардиомиоциты отличаются от рабочих меньшими размерами (они гораздо уже).

Для проводящих кардиомиоцитов характерны:

  • слабо развитый неупорядоченный миофибриллярный аппарат;
  • меньшее содержание гликогена;
  • богатая васкуляризация, которая в 1,5-3 раза выше, чем в рабочем миокарде;
  • вегетативная эфферентная иннервация, которая в 2,5-5 раз выше, чем в рабочем миокарде.

Проводящие кардиомиоциты способны к генерации и быстрому проведению электрических импульсов. Ими образованы узлы и пучки проводящей системы сердца.

Замечание 2

Проводящие кардиомиоциты служат для образования проводящей системы сердца, они генерируют импульсы и передают их на рабочие кардиомиоциты, тем самым обеспечивая автоматизм сокращения миокарда.

Секреторные кардиомиоциты

Секреторные кардиомиоциты в основном расположены в миокарде правого предсердия.

Для секреторных кардиомиоцитов характерно наличие хорошо развитого аппарата Гольджи у полюсов ядер и секреторных гранул.

Функция секреторных кардиомиоцитов: эндокринная. Секреторные кардиомиоциты вырабатывают атриопетин (натрийуретический фактор, который участвует в регуляции диуреза и артериального давления).

Атриопетин вызывает потерю с мочой натрия и воды, расширяет сосуды, понижает давление, угнетает секрецию вазопрессина, кортизола, альдостерона.

Ишемическая болезнь сердца.

08.03.2013 Ишемическая болезнь сердца (ИБС) – это заболевание, при котором возникает ишемия миокарда, обусловленная атеросклерозом коронарных артерий.

Различают формы ИБС:

1) Хронические, обусловленные патологическим атеросклерозом коронарных артерий. Одной из форм, является Стенокардия, характеризующаяся большей распространенностью.
2) Острый коронарный синдром, обусловленный атеросклерозом, тромбозом и спазмом коронарных артерий (Острый инфаркт миокарда).

Стенокардия – это клиническое проявление преходящей ишемии миокарда.

В нашей стране общее количество больных стенокардией может составлять 30-40 тысяч на 1 миллион населения. Это свидетельствует о большой социальной значимости своевременного распознавания и правильного, в соответствии с имеющимися доказательствами, лечения стенокардии.

Стенокардия характеризуется приступообразным появлением неприятных ощущений или боли в груди, в эпигастрии, в плече, в челюсти, в спине либо в руке, которые провоцируются физическим или эмоциональным срессом и продолжаются до 10 минут (чаще до 3-5 минуты). Купирование приступа происходит после прекращения стресса и облегчается после приема нитроглицерина.

Болевые ощущения разделяют на 3 группы:

1) Типичная стенокардия,
2) Атипичная стенокардия,
3) Некардиальная боль.

Приступ стенокардии возникает в то время, когда появляется несоответствие между потребностью миокарда в кислороде и его кровоснабжением. В подавляющем большинстве случаев развитие этого дисбаланса связано с атеросклеротическим сужением просвета коронарной артерии. Длительная ишемия миокарда приводит к нарушению сократительной функции сердечной мышцы в этой зоне. В результате ишемии может развиться инфаркт (некроз) миокарда, который характеризуется наличием необратимых изменений в кардиомиоцитах (т.е. клетках сердечной мышцы).

Причины стенокардии:

1) Атеросклероз коронарных артерий;
2) Другие поражения коронарных артерий:
— анамалии отхождения,
— мышечные мостики,
— артериит ( при Системной красной волчанке, Склеродермии, Ревматоидном артрите),
— эктазия,
— постлучевой фиброз артерий ( после комбинированной терапии онкологических заболеваний).

Распознавание стенокардии основывается в первую очередь на тщательном опросе пациента и выявлении его жалоб. Наличие типичных для стенокардии жалоб в большинстве случаев позволяют с уверенностью поставить диагноз.

Заболевания и состояния увеличивающие риск развития ИБС:

1) Артериальная гипертония, как эссенциальная, так и вторичная на фоне заболевания почек, сосудов, эндокринной системы.

2) Артериальная гипертензия в рамках метаболического синдрома (ожирение, нарушение толерантности к глюкозе, нарушения липидного обмена).
3) Сахарный диабет 1-го и 2-го типов.
4) Заболевания почек с исходом в хроническую почечную недостаточность, как начальная, так и терминальная почечная недостаточность с показаниями к заместительной терапии ( гемодиолиз, перитониальный диализ).
5) Пациенты после трансплантации, получающие иммуносупрессивную терапию.

Дополнительное обследование пациентов проводится для того, чтобы определить причину и оценить тяжесть, степень выраженности заболевания и своевременно начать лечение, с целью снижения риска развития инфаркта миокарда или внезапной смерти.

Доступные методы обследования в амбулаторных условиях:

1) Лабораторные исследования:

— общий анализ крови,
— общий анализ мочи,
— глюкоза крови натощак,
— липидный спектр: Общий холестерин(ОХ), Липопротеиды высокой плотности (ЛПВП), Липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), Триглицериды (ТГ).
— Биохимический анализ крови: мочевина, кретинин, АЛТ, АСТ, билирубин.

В случае наличия сопутствующей патологии выполняются дополнительные лабораторные исследования.

2) ЭКГ покоя.

3) ХМ-ЭКГ (суточное мониторирование ЭКГ- выявление критериев преходящей ишемии миокарда, в том числе безболевой ишемии, преходящих нарушений ритма сердца и проводимости).

4) УЗДГМАГ (сосуды шеи) с оценкой комплекса интима-медия, т.е. выявление патологического атеросклероза.

5) ЭХО-КГ ( оценка локальной и общей сократительной способности сердца, состояние клапанного аппарата сердца и других параметр).

Если по данным методам исследования выявляются изменения, по назначению кардиолога рекомендуется дальнейшее обследование, такое как нагрузочные тесты — для определении показаний к коронароангиографии или мультиспиральной компьютерной томографии коронарных артерий уже в специализированных кардиологических центрах.

Поэтому раннее обращение пациентов, обследование, динамическое наблюдение у кардиолога позволяет своевременно назначить лечение, выявить показания для КАГ и тем самым снизить риск развития инфаркта миокарда и внезапной смерти.


[PDF] Лекция: СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА 2. СЕРДЦЕ План

Download Лекция: СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА 2. СЕРДЦЕ План…

Лекция: СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА 2. СЕРДЦЕ План: 1. Стенка сердца 1.1. Эндокард 1.2. Миокард 1.2.1. Импульс-генерирующая система 1.2.2. Атриальные кардиомиоциты 1.3. Эпикард 2. Иннервация сердечно-сосудистой системы 3. Развитие и возрастные изменения сосудов и сердца 4. Повреждение и восстановление 1. Стенка сердца Стенка сердца состоит из трех оболочек: эндокарда, миокарда и эпикарда. В составе стенки различают фиброзный скелет. Сердце окружено перикардом. 1.1. Эндокард состоит из следующих слоёв: эндотелий, базальная мембрана, подэндотелиальный слой, мышечно-эластический слой, наружный соединительнотканный слой. 1.2. Миокард состоит из пучков исчерченных сердечных мышечных волокон, разделённых прослойками соединительной ткани с кровеносными сосудами и нервами. Сердечные мышечные волокна состоят из кардиомиоцитов. Различают три вида кардиомиоцитов: типичные (сократительные), атипичные (генерирующие и проводящие биоэлектрические импульсы), и атриальные (секреторные). Каждый вид кардиомиоцитов характеризуется характерными чертами распределения, строения и функции. 1.2.1. Импульс-генерирующая система называется также импульс-проводящая система, так выполняет функцию генерации и проведения биоэлектрических импульсов, регулирующих ритм сердечных сокращений. Импульс-генерирующая система состоит из атипичных кардиомиоцитов. В ней выделяют следующие отделы: сино-атриальный узел, атрио-вентрикулярный узел, атриовентрикулярный пучок Гиса, левую и правую ножки пучка Гиса, диффузные волокна Пуркинье. Следует обратить внимание на особенности строения, функции и локализации, так называемых, «пейсмейкерных» клеток. 1.2.2. Атриальные кардиомиоциты – вид сердечных мышечных клеток, преимущественно расположенных в стенке предсердий и секретирующих натрийуретические факторы, участвующие в регуляции работы сердечно-сосудистой системы. 1.3. Эпикард представляет собой серозную оболочку и состоит из мезотелия и субэпикардиальной основы. Перикард – тоже серозная оболочка. 2. Иннервация сердечно-сосудистой системы Кровеносные сосуды обычно иннервируются симпатическими и чувствительными волокнами. Симпатические волокна ответственны за сокращение гладкомышечных клеток, ведущее к сужению просвета сосуда. Расслабление гладкомышечных клеток ведёт к расширению просвета. Сосуды скелетной мускулатуры, наряду с симпатическими, содержат парасимпатические волокна, приносящие расслабляющие импульсы. Коронарное кровоснабжение обладает уникальной реакцией на симпатические импульсы. Симпатическая иннервация по-разному действует на крупные и мелкие артерии. Сердце иннервируется симпатическими, парасимпатическими и чувствительными волокнами. Симпатические волокна вступают в сино-атриальный и атрио-вентрикулярный узлы, миокард и сопровождают коронарные артерии. Симпатические нервные окончания выделяют норадреналин, что опосредованно ведёт к повышению частоты и силы сердечных сокращений. Парасимпатические волокна переключаются на нейронах внутрисердечных ганглиев, образующих аксонные окончания на клетках сино-атриального и атрио-вентрикулярного узлов. Терминали ганглиозных нейронов выделяют ацетилхолин, что опосредованно ведёт к снижению частоты и силы сердечных сокращений. Внутрисердечные ганглии содержат не только типичные нейроны, но и, так называемые, МИФ-клетки, выделяющие катехоламины. МИФ-клетки имеют на себе аксонные окончания как симпатических, так и парасимпатических волокон. Чувствительные нервные окончания развиты как в стенке сердца, так и в околосердечных сосудах. Барорецепторы воспринимают изменения кровяного давления, а хеморецепторы контролируют

2 pH, напряжение кислорода и углекислого газа в крови. Особенно развиты такие рецепторы в каротидных тельцах. Каротидные тельца также имеют богатую эфферентную иннервацию и состоят из хромаффинных клеток, выделяющих катехоламины. Названные рецепторы участвуют в формировании сердечных и дыхательных рефлексов. 3. Развитие и возрастные изменения сосудов и сердца В эмбриогенезе первые сосуды образуются на 2-3 неделе в стенке желточного мешка из мезенхимы. При старении происходит уплотнение стенки сосудов, атрофия клеток, укрупнение пучков коллагеновых волокон при снижении содержания эластических элементов. Закладка сердца происходит на 3 неделе эмбриогенеза. С 3 по 7 недели формируются четырёхкамерное сердце. На втором месяце беременности в кардиомиоцитах развиваются миофибриллы, появляется проводящая система сердца. Зрелые параметры сердца формируются в возрасте 16-20 лет. При старении в стенке сердца происходит увеличение доли соединительной ткани, жировых клеток, снижается густота иннервации, наблюдаются сосудистые изменения. 4. Повреждение и восстановление Повреждённые сосуды, особенно мелкие, обладают более или менее развитой способностью регенерировать благодаря делению эндотелиальных клеток, перицитов и адвентициальных клеток. Зрелые сердечные миоциты неспособны к делению. Поэтому восстановление повреждённого миокарды происходит путём образования соединительнотканного рубца, затрудняющего функционирование сердца.

Инфаркт миокарда

Инфа́ркт миока́рда — одна из клинических форм ишемической болезни сердца, протекающая с развитием ишемического некроза участка миокарда, обусловленного абсолютной или относительной недостаточностью его кровоснабжения.

1 декабря 2012 года Американская коллегия кардиологии и Американская ассоциация сердца опубликовали самые современные клинические рекомендации по ведению инфаркта миокарда со стойкими подъёмами сегмента ST на ЭКГ и его ранних осложнений[1]. Чуть раньше в октябре 2012 года свои рекомендации по данной форме заболевания обновило Европейское общество кардиологии[2]. Последние обновления своих рекомендаций по ведению острого коронарного синдрома без стойких подъёмов сегмента ST на ЭКГ данные общества публиковали в мае[3] и декабре[4] 2011 года соответственно.

Классификация

По стадиям развития:

  1. Острейший период (до 2 часов от начала ИМ)
  2. Острый период (до 10 дней от начала ИМ)
  3. Подострый период (с 10 дня до 4-8 недель)
  4. Период рубцевания (с 4-8 нед до 6 месяцев)

По анатомии поражения:

  1. Трансмуральный
  2. Интрамуральный
  3. Субэндокардиальный
  4. Субэпикардиальный

По объёму поражения:

  1. Крупноочаговый (трансмуральный), Q-инфаркт
  2. Мелкоочаговый, не Q-инфаркт
  • Локализация очага некроза.
    1. Инфаркт миокарда левого желудочка (передний, боковой, нижний, задний).
    2. Изолированный инфаркт миокарда верхушки сердца.
    3. Инфаркт миокарда межжелудочковой перегородки (септальный).
    4. Инфаркт миокарда правого желудочка.
    5. Сочетанные локализации: задне-нижний, передне-боковой и др.

По течению:

  1. Моноциклическое
  2. Затяжное
  3. Рецидивирующий ИМ (в 1у коронарную артерию подсыпает, новый очаг некроза от 72 часов до 8 дней)
  4. Повторный ИМ (в др. кор. арт., новый очаг некроза через 28 дней от предыдущего ИМ)

Клиническая классификация, подготовленная объединённой рабочей группой Европейского общества кардиологов, Американского кардиологического колледжа, Американской ассоциации сердца и Всемирной кардиологической федерации (2007)[5]:

  • Спонтанный ИМ (тип 1), связанный с ишемией вследствие первичного коронарного события, такого как эрозия бляшки и/или разрушение, растрескивание или расслоение.
  • Вторичный ИМ (тип 2), связанный с ишемией, вызванной увеличением недостатка кислорода или его поступления, например, при коронарном спазме, коронарной эмболии, анемии, аритмии, гипер- или гипотензии.
  • Внезапная коронарная смерть (тип 3), включая остановку сердца, часто с симптомами предполагаемой ишемии миокарда с ожидаемой новой элевацией ST и новой блокадой левой ножки пучка Гиса, выявлением свежего тромба коронарной артерии при ангиографии и/или аутопсии, наступившей смертью до получения образцов крови или перед повышением концентрации маркеров.
  • ЧКВ-ассоциированный ИМ (тип 4а).
  • ИМ, связанный с тромбозом стента (тип 4б), который подтверждён ангиографией или аутопсией.
  • АКШ-ассоциированный ИМ (тип 5).

Нужно иметь в виду, что иногда у пациентов может возникать несколько типов ИМ одновременно или последовательно. Следует учесть, что термин «инфаркт миокарда» не входит в понятие «некроз кардиомиоцитов» вследствие проведения АКШ (отверстие в желудочке, манипуляции с сердцем) и влияния следующих факторов: почечной и сердечной недостаточности, кардиостимуляции, электрофизиологической абляции, сепсиса, миокардита, действия кардиотропных ядов, инфильтративных заболеваний.

Этиология

Инфаркт миокарда развивается в результате обтурации просвета сосуда кровоснабжающего миокард (коронарная артерия). Причинами могут стать (по частоте встречаемости):

  1. Атеросклероз коронарных артерий (тромбоз, обтурация бляшкой) 93-98 %
  2. Хирургическая обтурация (перевязка артерии или диссекция при ангиопластике)
  3. Эмболизация коронарной артерии (тромбоз при коагулопатии, жировая эмболия т. д.)
  4. Спазм коронарных артерий

Отдельно выделяют инфаркт при пороках сердца (аномальное отхождение коронарных артерий от аорты).

Факторы риска

Основная статья: Факторы риска ишемической болезни сердца
Основная статья: Сердечно-сосудистый риск
  • Табакокурение и пассивное курение[6]
  • Артериальная гипертензия
  • Ревмокардит
  • Перенесённые стафилококковые и стрептококковые инфекции
  • Повышенная концентрация холестерина ЛПНП («плохого» холестерина) в крови
  • Низкая концентрация холестерина ЛПВП («хорошего» холестерина) в крови
  • Высокий уровень триглицеридов в крови
  • Низкий уровень физической активности
  • Возраст
  • Загрязнение атмосферы[7]
  • Пол (Мужчины чаще страдают от инфаркта миокарда, чем женщины)
  • Ожирение[8]
  • Алкоголизм
  • Сахарный диабет
  • Инфаркт миокарда в прошлом и манифестация любых других проявлений атеросклероза

Патогенез

Различают стадии:

  1. Ишемии
  2. Повреждения (некробиоза)
  3. Некроза
  4. Рубцевания

Ишемия может являться предшественником инфаркта и длиться довольно долго. В основе процесса — нарушение гемодинамики миокарда. Обычно клинически значимым считается сужение просвета артерии сердца до такой степени, когда ограничение кровоснабжения миокарда не может быть больше компенсировано. Чаще всего это происходит при сужении артерии на 70% площади её сечения. При исчерпывании компенсаторных механизмов говорят о повреждении, тогда страдают метаболизм и функция миокарда. Изменения могут носить обратимый характер (ишемия). Стадия повреждения длится от 4 до 7 часов. Некроз характеризуется необратимостью повреждения. Через 1-2 недели после инфаркта некротический участок начинает замещаться рубцовой тканью. Окончательное формирование рубца происходит через 1-2 месяца.

Клиническая картина

Основной клинический признак — интенсивная боль за грудиной (ангинозная боль). Однако болевые ощущения могут носить вариабельный характер. Пациент может жаловаться на чувство дискомфорта в груди, боли в животе, горле, руке, лопатке[9]. Нередко заболевание имеет безболевой характер, что характерно для больных сахарным диабетом.

Болевой синдром сохраняется более 15 минут (могут длиться 1 час) и купируется через несколько часов, либо после применения наркотических анальгетиков, нитраты неэффективны. Бывает профузный (липкий) пот [неизвестный термин].

В 20-40 % случаев при крупноочаговых поражениях развиваются признаки сердечной недостаточности. Пациенты отмечают одышку, непродуктивный кашель.

Нередко встречаются аритмии. Как правило это различные формы экстрасистолий или фибрилляция предсердий. Нередко единственным симптомом инфаркта миокарда является внезапная остановка сердца.

Предрасполагающим фактором является физическая нагрузка, психоэмоциональное напряжение, состояние утомления, гипертонический криз.

Атипичные формы инфаркта миокарда

В некоторых случаях симптомы инфаркта миокарда могут носить атипичный характер. Такая клиническая картина затрудняет диагностику инфаркта миокарда. Различают следующие атипичные формы инфаркта миокарда:

  • Абдоминальная форма — симптомы инфаркта представлены болями в верхней части живота, икотой, вздутием живота, тошнотой, рвотой. В данном случае симптомы инфаркта могут напоминать симптомы острого панкреатита.
  • Астматическая форма — симптомы инфаркта представлены нарастающей одышкой. Симптомы инфаркта напоминают симптомы приступа бронхиальной астмы.
  • Безболевая ишемия миокарда наблюдается редко. Возможна слабость. Такое развитие инфаркта наиболее характерно для больных сахарным диабетом, у которых нарушение чувствительности является одним из проявлений болезни (диабета).
  • Церебральная форма — симптомы инфаркта представлены головокружениями, нарушениями сознания, неврологическими симптомами; нарушение понимания, происходящего вокруг.
  • Коллаптоидная форма — начинается с развития коллапса; в клинике доминируют резкая внезапная артериальная гипотензия, головокружение, появление холодного пота, потемнение в глазах. Расценивается как проявление кардиогенного шока.
  • Аритмическая форма — начинается с пароксизма нарушения ритма сердца;
  • Периферическая — отличается локализацией боли не в загрудинной или прекардиальной области, а в области горла, в левой руке, конце левого мизинца, в шейно-грудном отделе позвоночника, нижней челюсти.
  • Отёчная — у больного появляются одышка, слабость, сравнительно быстро отеки и даже асцит, увеличивается печень — т. е. развивается острая правожелудочковая недостаточность.
  • Комбинированная — сочетает различные проявления нескольких атипичных форм.

Диагностика


Болевые зоны при инфаркте миокарда: тёмно-красный = типичная область, светло-красный = другие возможные области.


Вид со спины.

  1. Ранняя:
    1. Электрокардиография
    2. Эхокардиография
    3. Анализ крови на кардиотропные белки (MB-КФК, АсАТ, ЛДГ1, тропонин[10])
  2. Отсроченная:
    1. Коронарография
    2. Сцинтиграфия миокарда (в настоящее время применяется редко)

Описания ЭКГ при инфаркте миокарда

Стадия развивающегося инфаркта миокарда (0-6 часов)


Стадия развивающегося инфаркта миокарда
  • Куполообразный сегмент ST выше изолинии
  • Сегмент ST сливается с зубцом T
  • Зубец R высокий
  • Зубец Q невысокий

Острая стадия инфаркта миокарда (6-7 суток)


Острая стадия инфаркта миокарда
  • Отрицательный зубец T
  • Уменьшение амплитуды зубца R
  • Углубление зубца Q

Заживающий инфаркт миокарда (7-28 суток)


Заживающий инфаркт миокарда
  • Отрицательный зубец T
  • Сегмент ST приближается к изолинии

Заживший инфаркт миокарда (на 29 сутки — до нескольких лет)


Заживший инфаркт миокарда
  • Стойкий зубец Q
  • Сниженная амплитуда зубца R
  • Положительный зубец T
  • Комплекс ST на изолинии[11]

Осложнения

Ранние:

Поздние:

Лечение

Первая помощь

  • При подозрении на инфаркт миокарда больного сначала усаживают и успокаивают. Рекомендуется положение сидя, желательно на кресле со спинкой, или полулёжа с согнутыми коленями. Тугую мешающую одежду расстёгивают, ослабляют галстук[15].
  • Если больному выписано лекарство от боли в груди, такое как нитроглицерин, и это лекарство под рукой, то больному дают это лекарство[16].
  • Если в течение 3 минут после сидения в покое или после принятия нитроглицерина боль не проходит, без промедления вызывают карету скорой помощи. Оказывающим первую помощь нельзя поддаваться на уговоры больного о том, что всё сейчас пройдёт[16]. Если скорая помощь не сможет прибыть быстро, пациента везут в больницу на попутной машине. При этом в машине желательно находиться двум здоровым людям, чтобы один вёл машину, а другой следил за состоянием больного[17].
  • Если под рукой оказался аспирин, и у больного нет на аспирин известной ему аллергии, то ему дают разжевать 300 мг аспирина. Если больной постоянно принимает аспирин, принятую этим днём дозу дополняют до 300 мг. Важно разжевать таблетки, иначе аспирин не подействует достаточно быстро[15][17].
  • В случае остановки сердца (потеря сознания, отсутствующее или агональное дыхание) немедленно начинают сердечно-лёгочную реанимацию. Её применение многократно увеличивает шансы больного на выживание. Ещё больше увеличивает выживаемость применение портативных дефибрилляторов: будучи в общественном месте (кафе, аэропорт, и т. д.), оказывающим первую помощь необходимо осведомиться у персонала о наличии у них или поблизости дефибриллятора. Определение отсутствия пульса больше не является необходимым условием для начала реанимации, достаточно потери сознания и отсутствия ритмичного дыхания[18].

Врачебная помощь

Лечение на ранних этапах при возможности сводится к устранению боли, восстановлению коронарного кровотока (тромболитическая терапия, ангиопластика коронарных артерий, АКШ). При выраженной сердечной недостаточности в условиях клиники возможна постановка внутриаортальной баллонной контрпульсации.

Устранение боли, одышки и тревоги[править | править вики-текст]

Если боль сохраняется на момент приезда бригады скорой медицинской помощи, врач применяет морфин. Предварительно 10 мг морфина гидрохлорида разводят в 10 мл 0,9 % раствора хлорида натрия или дистиллированной воды. Первую дозу 2-5 мг (то есть 2-5 мл раствора) вводят внутривенно струйно. Затем дополнительно вводят 2-5 мг каждые 5-15 минут до устранения боли или возникновения побочных эффектов.

Введение морфина при инфаркте миокарда без подъёма сегмента ST увеличивает риск смерти[19].

Также с обезболивающей целью возможно применение нейролептанальгезии — сочетание наркотического анальгетика фентанила (0,05-0,1 мг) и нейролептика дроперидола (2,5-10 мг в зависимости от уровня артериального давления). При необходимости нейролептанальгезию повторяют в более низкой дозе.

При наличии у больного артериальной гипоксемии (насыщение артериальной крови кислородом < 90 %), одышки или других признаков сердечной недостаточности дают увлажнённый кислород (через маску или носовой катетер) со скоростью 2-5 л/мин. Артериальную гипоксемию по возможности определяют с помощью пульсоксиметрии.

Несмотря на это, систематические обзоры 2009 и 2010 годов показали, что применение кислорода при инфаркте миокарда увеличивает риск смерти и зону некроза, поэтому на данный момент не рекомендуют использовать кислородотерапию рутинно[20][21].

Больному с выраженным возбуждением, тревогой, страхом (которые не исчезают после введения наркотического анальгетика) можно назначить транквилизатор (например, диазепам внутривенно 2,5-10 мг). Также важно успокоить пациента и его близких.

Антитромбоцитарная терапия

Всем людям с признаками острого коронарного синдрома (инфаркта миокарда или первичной нестабильной стенокардией), не принимающим данное лекарство и без противопоказаний к нему, следует принять ацетилсалициловую кислоту, предварительно разжевав, в первой нагрузочной дозе 162–325 мг[1][3][22][23] (или 150–300 мг согласно европейским рекомендациям[2][4]). Для этих целей не подходит кишечно-растворимая форма, так как начало её действия медленное. При выраженной тошноте, рвоте, сопутствующих заболеваниях желудка возможно внутривенное введение ацетилсалициловой кислоты в дозе 250–500 мг. Далее ацетилсалициловая кислота показана таким больным пожизненно в дозе 75–162 мг/сут[24]. При наличии противопоказаний к ацетилсалициловой кислоте применяют клопидогрел в нагрузочной первой дозе 300 мг и в последующем 75 мг/сут[25][26]. Комбинация клопидогрела с аспирином эффективнее, чем монотерапия аспирином при инфаркте миокарда без подъёма сегмента ST (без статистически значимого влияние на смертность) и экономически оправдана, когда для здравоохранения приемлемы затраты порядка 6078 фунтов стерлингов за каждый дополнительный год полноценной жизни (quality-adjusted life year (QALY))[27]. Рутинное добавление клопидогреля к аспирину при консервативном лечении острого коронарного синдрома без подъёма сегмента ST, а также установке металлического стента без нанесения цитостатика и стента покрытого цитостатиком было рекомендовано Американской коллегией кардиологов в 2007 году[22]. В 2011 году эти рекомендации были немного скорректированы — в частности как аналог клопидогреля (75 мг/сутки) при установке стентов был рекомендован прасугрель по 10 мг в сутки[3].

Антикоагулянты

Применяют нефракционированный гепарин в течение 48 ч. В начале вводят внутривенно струйно 60 МЕ/кг (но не более 4000 МЕ), затем постоянно внутривенно с начальной скоростью 13 МЕ/кг/ч (но не более 100 МЕ/ч) Дальнейшую дозу подбирают, ориентируясь на АЧТВ, который должен в 1,5-2 раза быть больше нормы и контролироваться через 3, 6, 12, 24 ч.

Также возможно применение низкомолекулярного гепарина (эноксапарина), который вводят под кожу живота в дозе 1 мг/кг 2 раза в сутки до 5-7 дней. За 15 мин до первой п/к инъекции необходимо внутривенно струйно ввести 30 мг данного препарата. Доза первых 2 п/к инъекций — не более 100 мг. Преимущества низкомолекулярного гепарина перед нефракционированным: простота введения и нет необходимости в постоянном контроле свёртывания крови.

Иногда применяют фондапаринукс в дозе 2,5 мг под кожу живота 1 раз в сутки. Данный препарат наиболее удобен в применении и в отличие от гепарина вызывает тромбоцитопению в более редких случаях.

Тромболитическая терапия

Тромболитическая терапия показана при инфаркте миокарда с подъёмом сегмента ST на ЭКГ. Эффективность её убедительно доказана, позволяет восстановить коронарный кровоток, ограничить размер инфаркта и снизить смертность. Тромболизис проводят как можно раньше и в пределах 12 ч от начала заболевания. Для этого применяют стрептокиназу в дозе 1,5 млн МЕ внутривенно на 100 мл 0,9 % раствора хлорида натрия в течение 30-60 мин. Также используют альтеплазу на 100—200 мл изотонического раствора по схеме: 15 мг внутривенно струйно, затем 0,75 мг/кг в течение 30 мин (но не более 50 мг) и далее 0,5 мг/кг в течение 60 мин (но не более 35 мг). Альтеплаза имеет преимущества перед стрептокиназой в виде более эффективного восстановления коронарного кровотока за счёт тропности к фибрину тромба, а также отсутствии антигенности.

Бета-адреноблокаторы

При отсутствии противопоказаний применяют метопролол, пропранолол или атенолол. Однако эффективность внутривенного применения бета-адреноблокаторов на ранних этапах не доказана и повышает риск развития кардиогенного шока. Хотя по некоторым данным лечение пациента с сердечным приступом во время перевозки в больницу с помощью метопролола, может значительно уменьшить повреждения сердца при инфаркте миокарда [28]

Лечение инфаркта миокарда стволовыми клетками и экзосомами

В настоящее время терапия инфаркта миокарда стволовыми клетками активно исследуется в экспериментах на животных; клинических испытаний на людях, доказывающих эффективность данной методики, не проводилось. Несмотря на то, что в опытах на животных стволовые клетки оказывают положительный эффект, вопрос лечения ими исследован явно недостаточно для перехода к экспериментам на людях.

В эксперименте на крысах было показано, что мобилизация стволовых клеток под действием колониестимулирующих факторов (англ. Colony-stimulating factor) ускоряет процессы репарации миокарда после инфаркта, при этом рубца почти не остаётся[29].

В систематическом обзоре, опубликованном специалистами Cochrane Collaboration в 2012 году, сообщается, что терапия стволовыми клетками может существенно улучшить прогноз при остром инфаркте миокарда[30].

В экспериментах на животных даже однократное введение экзосом мезенхимальных стволовых клеток уменьшает размер инфаркта и улучшает состояние подопытных. Очевидно, экзосомы восполняют дефицит ферментов, важных для снабжения клетки энергией, а значит, и для скорейшей реабилитации сердечной мышцы [31][32].

Психические изменения и психозы

При инфаркте миокарда возможны психические изменения невротического и неврозоподобного характера. В основе этих изменений лежит реакция личности на тяжёлое, опасное для жизни заболевание. Помимо особенностей личности, психическое состояние больного ИМ определяется также соматогенными и внешними (средовыми) факторами (психологическое влияние медицинского персонала, родственников, других больных и т. д.).

Следует различать адекватные (нормальные) и патологические (невротические) реакции. Реакция на болезнь квалифицируется как адекватная, если: а) поведение больного, его переживания и представления о болезни соответствуют полученной от врача информации о тяжести ИМ и его возможных последствиях; б) больной соблюдает режим, следует предписаниям врача и в) больной в состоянии контролировать свои эмоции.

Среди патологических реакций более чем в 40% случаев наблюдается кардиофобическая реакция, при которой больные испытывают страх перед повторным ИМ и перед внезапной смертью от сердечного приступа. Такие больные чрезмерно осторожны, особенно при попытках расширения режима физической активности. Усиление страха сопровождается дрожью в теле, слабостью, потливостью, сердцебиением, чувством нехватки воздуха.

Также одной из патологических реакций при ИМ возможна депрессивная (тревожно-депрессивная) реакция. Отмечается угнетённое настроение. Больные не верят в возможность благоприятного течения заболевания, испытывают внутреннюю напряжённость, предчувствие надвигающейся беды, опасения за исход заболевания, тревогу за благополучие семьи. Характерны нарушения сна, двигательное беспокойство, потливость, учащённое сердцебиение.

Заметно реже, в основном у пожилых, наблюдается ипохондрическая (депрессивно-ипохондрическая) реакция. При ней отмечаются постоянная и явная переоценка тяжести своего состояния, несоответствие обилия жалоб объективным соматическим изменениям, чрезмерная фиксация внимания на состоянии своего здоровья.

Чревата осложнениями анозогнозическая реакция, при которой отмечается отрицание болезни с игнорированием врачебных рекомендаций и грубыми нарушениями режима.

В отдельных случаях наблюдается истерическая реакция. Для поведения больного характерны эгоцентризм, демонстративность, стремление привлечь к себе внимание окружающих, вызвать сочувствие, эмоциональная лабильность.

Отмеченные выше психические изменения наблюдаются на фоне психической астении: общей слабости, быстрой утомляемости при незначительном физическом или умственном напряжении, ранимости, повышенной возбудимости, нарушениях сна, вегетососудистой неустойчивости.

Психическая астения выражена в большей степени при длительном пребывании на постельном режиме и у больных пожилого возраста.

Если не проводить специальных мероприятий, изменения психики усугубляются, становятся стойкими и в дальнейшем могут значительно препятствовать реабилитации вплоть до инвалидизации по психическому состоянию.

Одно из наиболее грозных осложнений острого периода болезни — психозы, которые наблюдаются примерно в 6—7% случаев. Грубые нарушения поведения, резкие вегетативные сдвиги сопровождаются значительным ухудшением соматического состояния, при психозах чаще наступает летальный исход. В подавляющем большинстве случаев психозы развиваются на 1-й неделе заболевания. Длительность их обычно не превышает 2—5 дней.

Главными причинами психозов при ИМ являются интоксикации продуктами распада из некротического очага в миокарде, ухудшение церебральной гемодинамики и гипоксемия, вызванные нарушением сердечной деятельности. Не случайно психозы наблюдаются чаще всего у больных с обширными поражениями миокарда и острой недостаточностью кровообращения (кардиогенный шок, отёк лёгких).

К возникновению психоза при ИМ предрасполагают поражения головного мозга различной природы (последствия черепно-мозговых травм, хронический алкоголизм, церебральный атеросклероз, гипертоническая болезнь и др.) и пожилой возраст.

Чаще всего психоз возникает в вечерние и ночные часы. Как правило, он протекает в форме делирия. Нарушается сознание с потерей ориентировки в окружающей обстановке и во времени, возникают иллюзии и галлюцинации (чаще зрительные), больной испытывает тревогу и страх, нарастает двигательное беспокойство, приводя к двигательному возбуждению (беспрестанные попытки встать с кровати, выбежать в коридор, вылезти в окно и т. д.). Нередко делирию предшествует состояние эйфории — повышенного настроения с отрицанием болезни и грубой переоценкой своих сил и возможностей.

У больных старческого возраста иногда наблюдаются так называемые просоночные состояния: больной, пробуждаясь ночью, встаёт, несмотря на строгий постельный режим, и начинает бродить по больничному коридору, не осознавая, что он серьёзно болен и находится в больнице.

Профилактика

  • Антитромботическая терапия аспирином и/или клопидогрелом снижает риск рецидива инфаркта миокарда. Применение клопидогрела и аспирина снижает риск сердчечно-сосудистых событий, но в то же время повышает риск развития кровотечений[33].
  • Бета-блокаторы могут применяться для профилактики инфаркта миокарда у людей, перенёсших инфаркт миокарда в прошлом[34]. Из всех бета-блокаторов бисопролол, метопролола сукцинат и карведилол улучшают прогноз у людей со сниженной фракцией выброса левого желудочка ниже 40 %[35]. Бета-блокаторы после перенесённого инфаркта миокарда снижают смертность и заболеваемость.
  • Терапия статинами после инфаркта миокарда снижает смертность[36][37].
  • Применение полиненасыщенных длинноцепочечных омега-3 жирных кислот (докозагексаеновой и эйкозапентаеновой) в больших дозах также улучшает прогноз после перенесённого инфаркта миокарда[38][39][40].
  • Применение нефракционированного гепарина внутривенно или низкомолекулярного гепарина подкожно у лиц с первичной нестабильной стенокардией снижает риск инфаркта миокарда[41].
  • Ингибиторы АПФ также применяют для профилактики инфаркта миокарда у людей со сниженной фракцией выброса левого желудочка ниже 40 %[42].

Прогноз

Прогноз заболевания условно неблагоприятный, после возникновения инфаркта в миокарде развиваются необратимые ишемические изменения, что может привести к осложнениям различной степени тяжести.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии


Дела сердечные — Ingredients: — LiveJournal


Как известно, сердце — это мышечный орган, который приводит в движение кровь, благодаря своим ритмическим сокращениям. Мышечная ткань сердца представлена особыми клетками — кардиомицитами. В ходе гистогенеза возникает 3 вида кардиомиоцитов:
  1. рабочие, или типичные, или же сократительные, кардиомиоциты,
  2. атипичные кардиомиоциты (сюда входят пейсмекерные, проводящие и переходные кардиомиоциты), а также
  3. секреторные кардиомиоциты.
Рабочие (сократительные) кардиомиоциты образуют свои цепочки. Укорачиваясь, они обеспечивают силу сокращения всей сердечной мышцы. Рабочие кардиомиоциты способны передавать управляющие сигналы друг другу.
Синусные (пейсмекерные) кардиомиоциты способны автоматически в определенном ритме сменять состояние сокращения на состояние расслабления (в этих клетках меньше КУД — критический уровень деполяризации). Они воспринимают управляющие сигналы от нервных волокон, в ответ на что изменяют ритм сократительной деятельности. Синусные (пейсмекерные) кардиомиоциты передают управляющие сигналы переходным кардиомиоцитам, а последние — проводящим. Проводящие кардиомиоциты образуют цепочки клеток, соединенных своими концами. Первая клетка в цепочке воспринимает управляющие сигналы от синусных кардиомиоцитов и передает их далее — другим проводящим кардиомиоцитам. Клетки, замыкающие цепочку, передают сигнал через переходные кардиомиоциты рабочим.
Секреторные кардиомиоциты располагаются в основном в правом предсердии и ушках и выполняют особую функцию. Они вырабатывают гормон — натрийуретический фактор (ПНФ). При растяжении предсердий секрет поступает в кровь и воздействует на собирательные трубочки почки, клетки клубочковой зоны коры надпочечников, участвующие в регуляции объема внеклеточной жидкости и уровня артериального давления. ПНФ вызывает стимуляцию диуреза и натриуреза (в почках), расширение сосудов, угнетение секреции альдостерона и кортизола (в надпочечниках), снижение артериального давление. В частности, по этой причине при сердечной недостаточности наблюдаются отёки. Мой домашний рецепт: если вы не можете ни вздохнуть, ни повернуться от боли в груди, пульс бьёт в ушах, а морда похожа на утро в китайской деревне, то скорее погрызите сахар кусками. Это поможет справиться с острой сердечной недостаточностью, компенсировав дефицит глюкозы, вызванный всплеском адреналина. Потом, конечно, у вас может случиться приступ панкреохолецистита, но им уже можно заняться на досуге. Главное, вы будете живы. По моему скромному мнению, именно эта история приключилась с красноярским следователем.

Сократительные кардиомиоциты имеют удлиненную (100—150 мкм) форму, близкую к цилиндрической. Их концы соединяются друг с другом, так что цепочки клеток составляют так называемые функциональные волокна (толщиной до 20 мкм). В области контактов клеток образуются так называемые вставочные диски. Кардиомиоциты могут ветвиться и образуют трехмерную сеть. Их поверхности покрыты базальной мембраной, в которую снаружи вплетаются ретикулярные и коллагеновые волокна. Ядро кардиомиоцита (иногда их два у человека, а у зверей вроде мыши или крысы вообще нормально по 4, 8 и даже 16 и 32) овальное и лежит в центральной части клетки. У полюсов ядра сосредоточены немногочисленные органеллы общего значения. Миофибриллы слабо обособлены друг от друга, могут расщепляться. Их строение аналогично строению миофибрилл миосимпласта скелетного мышечного волокна. От поверхности плазмолеммы в глубь кардиомиоцита направлены Т-трубочки, находящиеся на уровне Z-линии. Их мембраны сближены, контактируют с мембранами гладкой эндоплазматической (т.е. саркоплазматической) сети. Петли последней вытянуты вдоль поверхности миофибрилл и имеют латеральные утолщения (L-системы), формирующие вместе с Т-трубочками триады или диады (назначение этой системы — депо Ca2+, необходимого для сокращения). В цитоплазме имеются включения гликогена и липидов(источники энергии), особенно много включений миоглобина (обеспечивает кардиомиоциты кислородом при сдавливании сосудов во время мышечной работы). Механизм сокращения кардиомиоцитов такой же, как у миосимпласта.
Кардиомиоциты соединяются друг с другом своими торцевыми концами. Здесь образуются так называемые вставочные диски: эти участки выглядят как тонкие пластинки при увеличении светового микроскопа. Фактически же концы кардиомиоцитов имеют неровную поверхность, поэтому выступы одной клетки входят во впадины другой. Поперечные участки выступов соседних клеток соединены друг с другом интердигитациями и десмосомами. К каждой десмосоме со стороны цитоплазмы подходит миофибрилла, закрепляющаяся концом в десмоплакиновом комплексе. Таким образом, при сокращении тяга одного кардиомиоцита передается другому. Боковые поверхности выступов кардиомиоцитов объединяются нексусами (или щелевыми соединениями). Это создает между ними метаболические связи и обеспечивает синхронность сокращений.

Возможности регенерации сердечной мышечной ткани. При длительной усиленной работе (например, в условиях постоянно повышенного артериального давления крови) происходит рабочая гипертрофия кардиомиоцитов. Кардиомиоциты относятся к детерминированным клеткам, не способным к делению. У них отсутствует клеточный центр, редуцирована гранулярная эндоплазматическая сеть, вообще хорошо развиты только митохондрии, обеспечивающие энергией работу по мышечному сокращению, поэтому погибающие кардиомиоциты (в частности, при инфаркте миокарда) не восстанавливаются, а замещаются элементами соединительной ткани.
Однако накопилось уже порядочное количество данных о том, что кардиомиоциты таки обновляются в течение жизни.
Olaf Bergmann с группой товарищей опубликовали в Science в 2009-м статью об исследовании пролиферативной активности кардиомиоцитов людей с помощью измерения уровня C14, который встраивается в ДНК активно делящихся клеток и обладает периодом полураспада 5370 лет (т.е. содержание С14 в ДНК клетки соответствует содержанию С14 в атмосфере во время образования этой самой клетки). Холодная война с её испытаниями ядерного оружия принесла полезный инструмент для детекции даты рождения клетки.

С помощью этого инструмента и математической модели удалось оценить, что в возрасте 25 лет у человека делятся около 1% кардиомиоцитов в год, а к 75 годам их доля снижается до 0,45%.
Источником новых кардиомиоцитов могут быть клетки-предшественники из костного мозга, мигрирующие в миокард. Более того, уже применяют трансплантацию стволовых клеток костного мозга в миокард (к примеру, Donndorf. J Thorac Cardiovasc Surg 2011;142:911-920). Эмбриональные стволовые клетки также могут дифференцироваться в кардиомиоциты. Но и это ещё не всё. Оказалось, что далеко ходить не надо и в самом сердце есть стволовые клетки, которые дают начало различным видам кардиомиоцитов.

Dr. Piero Anversa уже 25 лет копается в сердце в поисках стволовых клеток и обновления кардиомиоцитов. И да, оказывается, что пролиферирующих кардиомиоцитов крайне мало, но они есть и конфокальная микроскопия позволяет их пересчитать. У пациентов после инфаркта миокарда поличество пролиферирующих кардиомиоцитов увеличивается в десятки раз (и составляет 0,08%, ага). Таким образом, изучение механизмов, запускающих обновление кардиомиоцитов приведёт к совершенно новому подходу в восстановительной терапии после инфарктов  и при сердечной недостаточности.


Ki-67 (маркер активной фазы клеточного цикла) в ядре кадриомиоцита крысы.

Блокаторы β-адренергических рецепторов — Антиаритмические препараты II класса — Справочник лекарств

Антиаритмические препараты – это обширная и разнородная группа лекарственных средств, которые устраняют нарушения сердечного ритма и используются при аритмиях.

Важной особенностью антиаритмических препаратов является высокая направленность их действия – они влияют конкретно на проводящую систему сердца.

Сердце состоит из двух типов клеток – кардиомиоцитов: типичных и атипичных (нетипичных).

Типичные кардиомиоциты по структуре и функциям представляют собой обычные мышечные клетки, которые способны сокращаться, обеспечивая тем самым насосную функцию сердца и движение крови по сосудам. Сокращается сердце под действием биоэлектрических импульсов.

Атипичные же кардиомиоциты по структуре и функциям больше напоминают нервные клетки, способные воспроизводить и передавать электрические импульсы. Атипичные кардиомиоциты составляют проводящую систему сердца, обеспечивающую равномерную проводимость импульса по всему сердцу, а также способность автономно воспроизводить и поддерживать этот импульс при необходимости. Именно эти процессы обусловливают нормальный (размеренный) ритм сокращений сердца.

Биоэлектрический импульс генерируется и проводится по сердцу благодаря токам ионов натрия, калия и кальция, а также работе β-адренорецепторов.

Проводящая система пронизывает все сердце и состоит из таких основных частей: синусового (синусно-предсердного) узла, предсердно-желудочкового узла, межузловых проводящих пучков, пучка Гиса и волокон Пуркинье.

Каждый участок проводящей системы отвечает за последовательное сокращение определенных отделов сердца – предсердий, межжелудочковой перегородки и желудочков. Нарушение проведения возбуждения на любом из участков проводящей системы сердца приводит к развитию аритмий.

Клинические особенности и тактика лечения аритмий в наибольшей степени зависит от участка проводящей системы, где происходит регулярное нарушение проведения биоэлектрического импульса.

В зависимости от механизма действия, а также особенностей влияния на определенные нарушения ритма, все антиаритмические препараты делят на 4 основных класса: блокаторы натриевых каналов (I класс), блокаторы β-адренорецепторов (II класс), блокаторы калиевых каналов (III класс), блокаторы кальциевых каналов (IV класс).

Рассмотрим подробно антиаритмические препараты II класса – блокаторы β-адренорецепторов (β-адреноблокаторы).

Показания к применению

Антиаритмические препараты II класса в равной степени показаны при желудочковых аритмиях и наджелудочковых аритмиях – нарушениях сердечного ритма на уровне желудочков и предсердий соответственно.

Применяются антиаритмические препараты II класса также при артериальной гипертензии (гипертонической болезни), ишемической болезни сердца (стенокардии).

Фармакологическое действие

Антиаритмические препараты II класса оказывают противоаритмическое действие за счет блокады β-адренорецепторов проводящей системы сердца.

Дополнительно все антиаритмические препараты II класса понижают артериальное давление (антигипертензивное действие) и уменьшают потребность сердца в кислороде при стенокардии (антиангинальное действие).

Классификация антиаритмических препаратов II класса

Антиаритмические препараты II класса в зависимости от особенностей действия классифицируют на:

  • неселективные (неизбирательные) β-адреноблокаторы: пропранолол, соталол;
  • кардиоселективные (избирательно влияют на сердце) β-адреноблокаторы: атенолол, метопролол, бисопролол, бетаксолол, эсмолол, небиволол;
  • гибридные (сочетанные) α, β-адреноблокаторы: карведилол.

Соталол объединяет в себе свойства антиаритмических препаратов II и III класса, сочетая свойства β-адреноблокатора и блокатора калиевых каналов.

Основы лечения антиаритмическими препаратами II класса

Учитывая определенные особенности и сложности в подборе индивидуальной дозы и конкретного препарата, а также широкий спектр побочных эффектов и особенностей взаимодействия с другими лекарствами, любые антиаритмические препараты назначает только опытный врач-кардиолог.

Антиаритмические препараты II класса используют длительно, чаще всего – пожизненно.

Отмена, коррекция дозы или замена антиаритмического препарата II класса должна проводиться только врачом и под контролем врача, поскольку существует риск развития серьезных нарушений сердечного ритма.

Особенности лечения антиаритмическими препаратами II класса

Неселективные β-адреноблокаторы (пропранолол) блокируют не только первый тип β-адренорецепторов в сердце, но и второй тип β-адренорецепторов в бронхах, вызывая их спазм. Поэтому неселективные β-адреноблокаторы противопоказаны пациентам с сопутствующими заболеваниями дыхательной системы – бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких, хроническим бронхитом.

Учитывая сопутствующие антигипертензивный и антиангинальный эффекты, антиаритмические препараты II класса обычно используют у пациентов с аритмией на фоне гипертонической болезни или ишемической болезни сердца (стенокардии).

24. Сердечная мышечная ткань — МГМСУ им. А.И. Евдокимова

24. Сердечная мышечная ткань

ВИДЕО

Гистологический препарат №24
Поперечнополосатая сердечная мышечная ткань.

Окраска гематоксилином и эозином. Увеличение большое.
Необходимо отыскать более светлый участок и найти:

  1. кардиомиоциты, и в них
  2. ядра,
  3. миофибриллы;
  4. вставочные диски,
  5. анастомозы.

ВИДЕО I
Сердечная мышечная ткань — с начала и до ХХ.ХХ
ВИДЕО II — Препарат «Мышечная ткань» (45 сек.)
ВИДЕО III- Дифференциальная диагностика мышечных тканей (5 мин 30 сек.)

Ситуационная задача 02-08
Ситуационная задача 02-20

Дополнительный материал

Мышечные ткани (textus musculares) представляют группу разных по происхождению тканей животных и человека, обладающих общим свойством — сократимостью. Это свойство осуществляется этими тканями благодаря наличию в них специальных сократительных структур — миофиламентов. Различают следующие основные виды мышчечных тканей; гладкую (неисчерченную) мышечную ткань и поперечнополосатые (исчерченные) мышечные ткани. Последние, в свою очередь, подразделяют на скелетную мышечную ткань и сердечную мышечную ткань. Свойством сократимости обладают также некоторые специализированные разновидности других тканей. К ним относят так называемую эпителиально-мышечную ткань (в потовых и слюнных железах) и нейгроглиальную мышечную ткань (в радужной оболочке глаза) ( см.схему «Мышечные ткани»).

Гладкая (неисчерченная) мышечная ткань (textus muscularis nonstriatus) развивается из мезенхимы. Она составляет двигательный аппарат внутренних органов, кровеносных и лимфатических сосудов. Ее сокращения имеют медленный,тонический характер. Структурной единицей гладкой мышечной ткани является клетка удлиненной веретенообразной формы — гладкий миоцит, Она покрыта плазмолеммой, к которой снаружи примыкает базальная мембрана и соединительнотканные волокна. Внутри клетки в ее центре, в миоплазме, имеется вытянутой формы ядро, вокруг которого расположены митохондрии и другие органеллы.
В миоплазме миоцитов под электронным микроскопом обнаружены сократительные белковые нити — миофиламенты. Различают филаменты актиновые, миозиновые и промежуточные. Актиновые и миозиновые миофиламенты обеспечивают сам акт сокращения, а промежуточные предохраняют гладкие миоциты от их избыточного расширения при укорочении. Миофиламенты гладких миоцитов не образуют дисков, поэтому эти клетки не имеют поперечной исчерчевности, и получили название гладких, неисчерченных. Гладкие миоциты хорошо регенерируют. Они делятся митозом, могут развиваться из малодифференцированных соединительнотканных клеток, способны к гипертрофии. Между клетками располагается опорная строма гладкой мышечной ткани — коллагеновые и эластические волокна, образующие плотные сети вокруг каждой клетки. Гладкие мышечные клетки синтезируют сами волокна этой стромы.


Поперечнополосатые (исчерченные) мышечные ткани в эту группу поперечнополосатых мышечных тканей включают скелетную и сердечную мышечные ткани. Эти ткани объединяют прежде всего по признаку поперечной исчерченности их специальных оранелл — миофибрилл. Однако по своему происхождению, общему плану строения и функциональным особенностям, эти два вида поперечнополосатых мышечных тканей существенно отличаются.

Поперечнополосатая скелетная мышечная ткань (textus muscularis striatus sceletalis) развивается, из сегментированной мезодермы, точнее из ее центральных участком, получивших название миотомов. Структурно-функциональной единицей этой ткани являются многоядерные миосимпласты.
Поперечнополосатые мышечные волокна. С поверхности они покрыты сарколелмой — сложным образованием, состоящим из трехслойной плазмолеммы мышечного волокна, базальной мембраны и прилежащей к ней снаружи сети соединительнотканных волокон. Под базальной мембраной, прилегая к плазмолемме мышечного волокна, располагаются особые камбиальные мышечные клетки — миосателлиты. Внутри мышечного волокна, в его саркоплазме, по периферии, расположены многочисленные ядра, а в центре, вдоль волокна, находятся специальные органеллы — миофибриллы. Митохондрии и другие общие органеллы в мышечном волокне расположены вокруг ядер и вдоль миофибрилл. Под электронным микроскопом миофибриллы состоят из нитей — миофиламентов — актиновых, более тонких (диаметром около 5-7 нм) и более толстых — миозиновых (диаметром около 10-20 нм).
Актиновые миофиламенты, содержащие белок актин, образуют изотропные диски (I). Это светлые, не обладающие двойным лучепреломлением диски. В центре дисков проходит Z-линия — телофрагма. Эта линия делит диск I на два полудиска. В области Z-линий расположены так называемые триады. Триады состоят из трубчатых элементов — Т-трубочек, образованных вдавлением плазмолеммы внутрь мышечного волокна. По этим трубочкам нервный импульс поступает к миофибриллам. В каждой триаде одна Т-трубочка контактирует с двумя терминальными цистернами саркоплазматической сети, что обеспечивает выброс ионов кальция, необходимых для сократительного акта. В области Z-линий диска I сходятся концы актиновых миофиламентов. Миозиновые миофиламенты, содержащие белок миозин, образуют анизотропные (А) темные диски, обладающие двойным лучепреломлением. В центре диска А проходит М-линия — мезофрагма. В М-линии сходятся концы миозиновых миофибрилл и обнаружена сеть канальцев саркоплазматическойг сети. Чередование в миофибриллах темных и светлых дисков придает мышечному волокну поперечную исчерченность. Структурной единицей миофибрилл является миомер (саркомер)- это участок миофибрилпы между двумя Z-линиями. Его формула — А+2,5I. По современным представлениям в каждом мышечном волокне различают:

  • сократительный аппарат, состоящий из миофибрилл, включающих актиновые и миозиновые миофиламенты;
  • трофический аппарат, в который входит саркоплазма с ядрами и органеллами;
  • специальный мембранный аппарат триад;
  • опорный аппарат, включающий сарколемл у с эндомизием и мембранными структурами линий Z и М;
  • нервный аппарат, представленный двигательными нервно-мышечными окончаниями — моторными бляшками чувствительными нервными окончаниями- нервно-мышечными веретенами.

В скелетной мышечной ткани под световым микроскопом различают белые и красные мышечные волокна. Белые мышечные волокна содержат мало саркоплазмы и миоглобина и много миофибрилл. На поперечном срезе в белых мышечных волокнах хорошо видны плотно расположенные миофибриллы. Они обеспечивают сильное, но непродолжительное сокращение. Красные мышечные волокна содержат много саркоплазмы и, следовательно, много миоглобина и мало миофибрилл. На поперечном срезе в таких мышечных волокнах миофибриллы расположены рыхло в виде групп, образуя многоугольники, получившие название полей Конгейма. Эти поля разделены друг от друг прослойками саркоплазмы. Красные мышечные волокна содержат много митохондрий, они способны к длительному сокращению. По гистохимическому профилю, по активности АТФ-азы, по окислительным ферментам различают несколько типов мышечных волокон. Так, гликолитические или белые мышечные волокна имеют низкую активность митохондриальных окислительных ферментов (СДГ) и высоких гликолитических аэробного типа (ЛДГ), они содержат много гликогена. Окислительные или красные мьшечные волокна характеризуются высоким уровнем окислительных митохондриальных ферментов(СДГ). В каждой скелетной мышце, как органе, имеются и белые, и красные мышечные волокна.
Однако их соотношение в разных мышечных группах неодинаково.Каждое мышечное волокно окружено снаружи прослойкой рыхлой волокнистой соединительной ткани, получившей название эндомизия (endomysium). Группы мышечных волокон окружены перимизием (peremysium), а сама мышца — плотной соединительнотканной оболочкой — эпимизием (epimysium).
Поперечнополосатая скелетная мышечная ткань способна к регенерации. Сокращение мышечной ткани трактуется с позиции теории скольжения: актиновые миофиламенты вдвигаются, скользят между миозиновыми.

Сердечная мышечная ткань (textus тuscularis cardiacus) Это поперечнополосатая (исчерченная) мышечная ткань. Однако она имеет ряд существенных в своем строении отличий от скелетной мышечной ткани. Развивается эта ткань из висцерального листка мезодермы, точнее, из так называемой миоэпикардиальной пластинки. Структурной единицей сердечной мышечной ткани являются поперечнополосатые клетки — сердечные миоциты или кардиомиоциты (miocyti cardiaci) с одним или двумя ядрами, расположенными в центре. По периферии цитоплазмы в кардиомиоцитах расположены миофибриллы, имеющие такое же строение, как и в скелетном мышечном волокне. Вокруг ядра и вдоль миофибрилл располагается большое количество митохондрий (саркосом). Кардиомиоциты отделены друг от друга вставочными дисками (disci iniercalati), образованными десмосомами и щелевыми контактами. Кардиомиоциты посредством этих дисков объединяются конец в конец в сердечные мышечные волокна, анастомозирующие между собой и сокращающиеся как единое целое. В сердечной мышечной ткани различают кардиомиоциты,- сократительные или типичные и проводящие или атипичные, составляющие проводящую систему сердца. Проводящие кардиомиоциты более крупные, содержат меньше миофибрилл и митохондрий. Их ядра часто расположены эксцентрично. В них понижена активность энзимов аэробного окисления (СДГ) и достаточно высокая активность ферментов аэробного гликолиза (ЛДГ), они содержат много лабильного гликогена.

Методичка МГМСУ в формате PDF — скачать и читать со страницы 34 (Сердечно-сосудистая система.)
Методичка МГМСУ. Частная гистология.

Методичка МГМСУ в формате PDF — скачать и читать со страницы 48 (Мышечные ткани.)
Методичка МГМСУ. Общая гистология.

Читать другие методички

Учебники В.Л.Быков «Частная гистология» страницы с 5 по 20 и «Цитология и общая гистология» страницы с 402 по 439 — для самостоятельного изучения

Кардиомиоциты (клетки сердечной мышцы) — структура, функции и гистология

Структура, функция и гистология


Определение: что такое кардиомиоциты?

Кардиомиоциты, также известные как миокардиоциты, представляют собой клетки, составляющие сердечную мышцу / сердечную мышцу.

Как главный тип клеток сердца, сердечные клетки в первую очередь участвуют в сократительной функции сердца, которая обеспечивает перекачку крови по всему телу. У людей, как и у многих других животных, кардиомиоциты являются первыми клетками, которые окончательно дифференцируются, что делает сердце одним из первых органов, формирующихся у развивающегося плода.

Было показано, что в эмбрионе мыши, например, клетки-предшественники сердечной мышцы начинают развиваться примерно через 6 дней после оплодотворения. Хотя кардиомиоциты содержат многие органеллы, обнаруженные в клетках других животных, они также содержат другие (например, миофибриллы), которые позволяют им эффективно выполнять свою функцию.

Некоторые из основных характеристик включают:

  • Удлиненные цилиндрические клетки и поперечнополосатые
  • Большинство кардиомиоцитов имеют одно ядро ​​
  • Имеют сократительные белки
  • Кардиомиоциты прикреплены друг к другу через вставные диски


Ультраструктура кардиомиоцитов

Хотя кардиомиоциты являются мышечными клетками, они во многих отношениях отличаются от других мышечных клеток.В отличие от других мышечных клеток в организме, кардиомиоциты обладают высокой устойчивостью к усталости и поэтому всегда сокращаются и расслабляются, чтобы обеспечить надлежащую циркуляцию крови по телу.

Это стало возможным благодаря структурным компонентам ячейки, которая состоит из:


Подвальная мембрана

Базальная мембрана миоцитов — это граница, которая отделяет внутриклеточную часть клетки от внеклеточной среды. Он состоит из гликопротеинов, ламинина и фибронектина, коллагена типа IV, а также протеогликанов, которые обеспечивают его общую ширину около 50 нм.

Таким образом, мембрана состоит из двух основных слоев, которые включают lamina densa и lamina lucida. Предоставляя интерфейс для непрерывности с внеклеточной средой, базальная мембрана помогает улавливать такие ионы, как кальций, а также действует как барьер, через который происходит обмен различных макромолекул.


Сарколемма

Сарколемма — это особая структура, которая также служит внешней оболочкой клетки. Сарколемма состоит из коллагена, гликокаликса (который сокращает базальную мембрану) и плазмалеммы.

Поскольку сарколемма состоит из липидного бислоя, она также контролирует тип молекул, проникающих в клетку. Например, из-за гидрофобного ядра липидного бислоя сарколемма непроницаема для некоторых молекул.

Сарколемма также является частью вставочных дисков, а также поперечной трубчатой ​​системы сердечной мышцы. Он служит механической связью между сердечными клетками (кардиомиоцитами) через специализированные вставочные диски.

Кроме того, он способствует взаимодействию возбуждения и сокращения через поперечные канальцы (инвагинации сарколеммы в цитоплазму сердечных клеток). Поперечные канальцы (Т-канальцы) также организуют клетки сердечной мышцы в пары, создавая поперечно-полосатые мышечные тяжи.


Десмосомы

Щелевые соединения, которые являются частью сарколеммы, представляют собой каналы между соседними волокнами сердечной мышцы. Эти структуры позволяют деполяризующему току проходить через клетки сердечной мышцы от одной к другой и, таким образом, способствуют сокращению и расслаблению клеток.

В отличие от щелевых соединений, десмосомы, также являющиеся частью сарколеммы, служат для скрепления концов волокон сердечной мышцы вместе. Это предотвращает растяжение клеток сердечных мышц во время сокращения. Десмосомы способны выдерживать механическое напряжение, которое позволяет им удерживать клетки вместе.

* Было показано, что десмосомы способны противостоять механическим воздействиям из-за того факта, что они обладают повышенной адгезией. Таким образом, десмосомы устойчивы к хелатирующим агентам.

* Наличие липидного бислоя в сарколемме позволяет ему действовать как барьер для диффузии.

* Мембранные белки сарколеммы действуют как насосы, рецепторы и каналы, регулирующие движение ионов. Итак, сарколемма активно участвует в сократительном процессе клетки.

* Ряд рецепторов также обнаружен на мембране кардиомиоцитов. К ним относятся α-, мускариновая и эндотелиновая рецепторные системы.


Саркомеры
(сократительные белки и белки цитокелета)

По сути, саркомеры — это функциональные единицы, выстилающие миофибриллы.

Саркомеры делятся на два важных компонента, которые включают:

· Сократительные белки — (действующие и миозин), участвующие в сокращении миофиламентов.

· Цитоскелетные белки — Белки, которые помогают поддерживать форму клетки, стабилизируют белки саркомера и поддерживают механическую целостность, а также сопротивление.


Миофиламент

Миофиламенты — это сократительные белки, которые состоят из миозина (толстые волокна диаметром около 15 нм) и белков актина (тонкие волокна диаметром около 7 нм).

В клетке миозин составляет важную группу моторных белков, которые вызывают сокращение мышц. В кардиомиоцитах миозин II отвечает за сокращение мышц, что позволяет крови циркулировать по телу.

Этот тип миозина состоит из двух тяжелых (с моторными головками) и легких цепей.Благодаря энергии, полученной от АТФ, именно головная часть миозина связывается с актином, что приводит к сокращению мышц.

Актин, с другой стороны, состоит из отдельных единиц актина, известных как глобулярный актин (G-актин). Нить также связана с регуляторными белками, которые включают тропонин-Т, тропонин-С, тропонин-I и тропомиозин.

В то время как тропонин находится в бороздках между актиновыми филаментами, тропомиозин покрывает участки, на которых актин связывается с миозином. Их соответствующие действия, следовательно, контролируют связывание миозина с актином и, следовательно, сокращение и расслабление сердечных мышц.

Как и другие клетки организма, кардиомиоциты плотно упакованы различными типами органелл, которые поддерживают жизнь клетки и вносят свой вклад в ее функцию.

Однако, в отличие от других клеток, кардиомиоциты содержат большое количество митохондрий (занимают около 40 процентов клетки), которые поддерживают высокий уровень АТФ, необходимый клеткам.

Как упоминалось ранее, сердечные мышцы постоянно сокращаются и расслабляются, поскольку кровь циркулирует по телу. Это требует большого количества энергии, поскольку эти мышцы не отдыхают, как в случае с другими типами мышц.

Значит, здесь большое количество митохондрий гарантирует, что клетки получают достаточно энергии, необходимой для поддержания сердечного сокращения.


Некоторые из других важных органелл, обнаруженных в кардиомиоцитах, включают:

См. Дополнительную информацию об органеллах здесь.


Функция кардиомиоцитов (механизм)

Кардиомиоциты проходят цикл сокращения-расслабления, который позволяет сердечным мышцам перекачивать кровь по всему телу.Это достигается за счет процесса, известного как соединение возбуждения и сокращения, которое преобразует потенциал действия (электрический стимул) в сокращение мышц.


Механизм сжатия

Во время потенциала действия деполяризация мембраны приводит к притоку ионов кальция в клетку. Поскольку кальций связывается с рецепторами внутри клетки, это приводит к высвобождению еще большего количества кальция в клетку (через кальциевые каналы в Т-канальцах). В свою очередь, это приводит к укорачиванию актин-миозиновых фибрилл в клетке и, как следствие, к общему сокращению клетки.

Этот процесс можно представить в виде следующих шагов:

· Потенциал действия индуцируется клетками кардиостимулятора (в синоатриальном и атриовентрикулярном узлах) и сначала передается кардиомиоцитам через щелевые соединения ( интеркалированные диски)

· Кальциевые каналы в Т-канальцах активируются потенциалом действия, когда он проходит между саркомерами миофибриллы, высвобождая ионы кальция в клетку

· В цитоплазме кардиомиоцитов, Кальций связывается с сердечным тропонином-С, который, в свою очередь, перемещает тропониновый комплекс из места связывания актина.В результате актин может свободно связывать миозин, инициируя сокращение

· Поскольку миозин связывается с молекулой ATO, нити актина притягиваются к центральной части саркомера, что вызывает сокращение мышцы

· In в фазе реполяризации кальций удаляется из цитоплазмы клетки (из цитозоля в саркоплазматический ретикулум или внеклеточную жидкость). Это позволяет комплексу тропонина вернуться в исходное положение, что, в свою очередь, завершает сокращение


Обновление кардиомиоцитов

Хотя считалось, что регенерация клеток сердечной мышцы отсутствует, исследования показали, что эти клетки обновляются со значительно низкой скоростью на протяжении всей жизни человека.Например, для молодых людей, около 25 лет, годовой оборот кардиомиоцитов составляет около 1 процента. Однако для пожилых людей (75 лет и старше) этот показатель снижается примерно до 0,45 процента.

В течение жизни человека обновляется менее 50 процентов этих клеток, что показывает, что по сравнению со многими другими клетками кардиомиоциты имеют очень долгую продолжительность жизни.

* В случае травм или инфаркта миокарда моноциты привлекаются для удаления поврежденных / некротических кардиомиоцитов.Предполагается, что фагоцитоз этих клеток является одной из предпосылок восстановления сердца.


Регенерация кардиомиоцитов

В отличие от некоторых животных, таких как данио, поврежденные сердечные мышцы человека не регенерируют в достаточной степени, чтобы сердце могло исцелить себя. По этой причине у большинства людей, которые получают различные травмы сердца, а также сердечные приступы (которые влияют на кардиомиоциты), в результате развивается сердечная недостаточность, которая может привести к смерти.

Эта способность, согласно исследованиям, теряется примерно через неделю жизни, что означает, что у человека невозможно регенерация сердца. Из-за неспособности сердечной мышцы к регенерации имплантация механических желудочковых устройств и трансплантация сердца были по большей части единственным решением.

Хотя сердечные клетки неспособны к регенерации (достаточно быстро, чтобы восстановить повреждения / повреждения), исследования показали, что клетки-предшественники у взрослых способны производить новые клетки.Эти клетки, известные как сердечные стволовые клетки, находятся в сердце, и усилия были направлены на их изоляцию.

В настоящее время предложен ряд методов регенерации кардиомиоцитов.

Сюда входят:

Имплантация кардиомиоцитов, полученных из ИПСК

Используя технологию индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), исследователи смогли добиться функции кардиомиоцитов, что устраняет необходимость использования человеческих эмбрионов для этой цели.Трансплантация кардиомиоцитов, полученных с помощью этого метода (ИПСК), в поврежденное сердце оказалась успешной, позволяя сердечным мышцам нормально функционировать.

Прямое перепрограммирование фибробластов

Сердечные фибробласты составляют около 50 процентов от общего числа сердечных клеток. Из-за их способности очень хорошо выживать и соединяться с другими соседними клетками, фибробласты оказались особенно идеальными для прямого репрограммирования с целью преобразования их в клетки, напоминающие кардиомиоциты.

За последнее десятилетие был успешно проведен ряд исследований по перепрограммированию фибробластов в кардиомиоцитоподобные клетки. Например, в исследовании, проведенном в 2012 году Олсоном и его коллегами, перепрограммирование оказалось успешным: клетки не только показали улучшенные характеристики, но и показали снижение образования рубцов после инфаркта миокарда.

Использование путей, которые способствуют делению сердечных клеток — Согласно недавним исследованиям, использование определенных путей (например,грамм. в передаче сигналов Hippo-YAP), которые способствуют делению, также могут способствовать регенерации.


Микроскопия (гистология)

Чтобы наблюдать кардиомиоциты под микроскопом, необходимо зафиксировать и прикрепить клетки под микроскопом. После того, как клетки зафиксированы и проницаемы на предметном стекле, они готовы к окрашиванию и просмотру.

Требования

  • Образец кардиомиоцитов (получен от такого животного, как грызуны)
  • Параформальдегид
  • Забуференный фосфатом физиологический раствор (pH 7.4)
  • Тканевый клей
  • 0,1 М бикарбонат натрия (pH 8,0)
  • Nutator
  • Центрифуга (контролируемая температура)
  • Покровное стекло (с камерами)
  • Предметное стекло микроскопа
  • Питательная среда (на 5% состоит из плода крупного рогатого скота сыворотка, 47,5% MEM, 10 мМ пировиноградная кислота, раствор Тирода, 6,1 мМ глюкоза и 4,0 мМ HEPES)
  • Блокирующий раствор, состоящий из 0,01% BSA в PBS

Stains

  • MitoTracker Deep Red 633
  • Alexa Fluor 568 фаллоидин
  • SYTO 11 Зеленая флуоресцентная нуклеиновая кислота
  • Альбумин бычьей сыворотки

Пробоподготовка

· Взвешивание клеток в среде при 5% углекислого газа 30 градусов Цельсия

· Пометьте образец MitoTracker Deep Red 633 и инкубируйте e в течение 30 минут в инкубаторе с CO2 — Этот шаг направлен на окрашивание митохондрий

· Промыть образец с использованием PBS два раза в темноте — Этого можно достичь, накрыв алюминиевой фольгой пробирку с образцом

· Используя низкую силу g при температуре около 30 градусов Цельсия, осаждают изолированные клетки на минуту, затем суспендируют клетки в 4-процентном параформальдегиде в PBS до (при 30 градусах Цельсия) fix

· Снова осаждайте клетки примерно на минуту при низкой силе перегрузки и ресуспендируйте клетки в PBS

· Нанесите кардиомиоциты на покровное стекло с камерами с тканевым клеем и Cell-Tak Cell

· Дайте камере постоять около 2 часов при комнатной температуре — камеру нельзя трогать

· Вымойте клетки, используя PBS — на стекле. SS поверхность

· Использование 0.1 процент Triton X-100 в PBS, проницаемость клеток при комнатной температуре в течение примерно 3 минут

· Промыть клетки с помощью PBS два раза в течение примерно 2 минут

· Обработайте клетки блокирующим раствором в течение примерно 30 минут. минут при комнатной температуре

· Пометьте клетки в течение 30 минут в темноте при комнатной температуре, используя:

  • Alexa Fluor 568 фаллоидин — для окрашивания актина
  • SYTO 11 Зеленая флуоресцентная нуклеиновая кислота — для окрашивания ядра

· Промыть клетки с использованием PBS три раза (по три минуты для каждой промывки)

· Поддержание клеток в PBS, содержащем антибиотики

· Просмотрите предметное стекло под микроскопом (под иммерсионным объективом 60X)

Наблюдение

При просмотре под микроскопом митохондрии приобретают синий цвет; актин станет красным, а ядро ​​приобретет зеленый цвет, как окраска зеленой флуоресцентной нуклеиновой кислоты.


Вернуться на главную страницу клеточной биологии

Вернуться от изучения кардиомиоцитов на главную страницу MicroscopeMaster

Ссылки

К. Эллисон Уокер и Фрэнсис Г. Спинале. (1999). Структура и функция сердечного миоцита: обзор фундаментальных концепций. Обзор фундаментальной науки.

Джереми Пиннелл, Саймон Тернер и Саймон Хауэлл. (2007). Физиология сердечной мышцы. Непрерывное образование в области анестезии, интенсивной терапии и боли, том 7, выпуск 3, июнь 2007 г., страницы 85–88.

Ширли Ден и Эдвард Бенджамин Торп. (2018). Миелоидный рецептор CD36 необходим для раннего фагоцитоза инфаркта миокарда и индукции Nr4a1-зависимых механизмов восстановления сердца.

Вальдшнеп Э.А., Маткович С.Ю. (2005). Структура, функции кардиомиоцитов и связанные с ними патологии ..

Юэцю Чен, Цзыин Ян, Чжэнь-Ао Чжао и Женя Шэнь. (2017). Прямое перепрограммирование фибробластов в кардиомиоциты.Chen et al. Исследование стволовых клеток и терапия.

Ссылки

https://www.bcm.edu/news/heart/promote-adult-heart-tissue-regeneration

Физиология крови

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток

  • Lenovo
  • Физиология крови
  • application / pdf2019-02-27T20: 57: 09 + 02: 00PDF-XChange Office Addin2019-02-28T09: 50: 32 + 02: 00PDF-XChange Printer 2012 (5.5, сборка 315) [Windows 7 Professional x64 (Build 7601: Service Пакет 1)] uuid: 4a88bdcd-9ae4-4362-9267-16bb8a043a2cuuid: dfcf1df4-3272-4065-8302-f9b6d8036145 конечный поток эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 6 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 7 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 8 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 9 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 10 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 11 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 12 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 13 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 14 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 15 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 16 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 17 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 18 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 19 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 20 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 21 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 22 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 23 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 24 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 25 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 26 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 27 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 28 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 29 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 30 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 31 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 32 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 33 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 34 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 35 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 36 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 37 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 38 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 39 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 40 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 41 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 42 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 43 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 44 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 45 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 46 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 47 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 48 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 49 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 50 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 51 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 52 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 53 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 54 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 55 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 56 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 57 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 58 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 59 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 60 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 61 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 62 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 63 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 64 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 65 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 66 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 67 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 68 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 69 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 70 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 71 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 72 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 73 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 74 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 75 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 76 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 77 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 78 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 79 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 80 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 81 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 82 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 83 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 84 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Тип / Страница >> эндобдж 85 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Тип / Страница >> эндобдж 86 0 объект > поток xX˒ + $ SW

    Скелетная мышца взрослых мышей содержит клетки, которые могут дифференцироваться в биологические кардиомиоциты in vitro

    Образец цитирования: Виницкий С.О., Гопал Т.В., Хассанзаде С., Такахаши Х., Грайдер Д., Рогавски М.А. и др.(2005) Скелетные мышцы взрослых мышей содержат клетки, которые могут дифференцироваться в биологические кардиомиоциты in vitro. PLoS Biol 3 (4): e87. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030087

    Академический редактор: Кеннет Р. Чиен, Калифорнийский университет в Сан-Диего, Соединенные Штаты Америки

    Поступила: 23 декабря 2004 г .; Принята к печати: 6 января 2005 г .; Опубликовано: 15 марта 2005 г.

    Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с положениями декларации Creative Commons Public Domain, которая предусматривает, что после размещения в общественном достоянии эта работа может быть свободно воспроизведена, распространена, передана, модифицированы, созданы на основе или иным образом использованы кем-либо в любых законных целях.

    Конкурирующие интересы: Заявка на патент США под названием «Стволовые клетки, которые трансформируются в биологические кардиомиоциты» (PTC № 33860) была подана правительством США, а SOW, TVG, SH и NDE указаны как соавторы.

    Сокращения: AP, потенциал действия; CPS, сердечные предшественники от Spoc; Cre, Cre-рекомбиназа; DAPI, 4 ‘, 6-диамидино-2-фенилиндол; EGF, фактор роста эпидермиса; ЭМ, электронная микроскопия; FGF, фактор роста фибробластов; GFP, зеленый флуоресцентный белок; HSC, кроветворные стволовые клетки; Иллинойс, интерлейкин; MI, инфаркт миокарда; RLCP, регулирующая легкая цепь фосфорилированного сердечного миозина; Spoc, предшественник кардиомиоцитов на основе скелета; SVF, клетки сосудистой фракции стромы

    Введение

    Сложность восстановления сердечной функции после смерти кардиомиоцитов, например, при сердечном приступе, контрастирует с повреждением скелетных мышц, при котором количество миоцитов может увеличиваться за счет рекрутирования новых миоцитов из локального ствола -клеточный пул называется сателлитными ячейками.В настоящее время трансплантация сердца с внутренними ограничениями снабжения, иммуносупрессией и отторжением органов остается единственным долгосрочным методом лечения необратимой сердечной недостаточности. Введение фетальных или эмбриональных стволовых клеток в инфаркт сердца имеет определенные перспективы [1,2,3], но осложняется возможностью иммунологического отторжения, а также политическими и этическими соображениями. Пластичность клеток, наблюдаемая после трансплантации in vivo различных клеточных линий [4,5,6,7] или после трансформации in vitro 5-азацитидином [8], подтолкнула к изучению клеточной терапии.Исследователи идентифицировали эндогенную пролиферацию кардиомиоцитов [9] и экспериментировали со скелетными миобластами, а также со взрослыми стволовыми клетками, выделенными из крови или сердца, чтобы попытаться восстановить сердечные повреждения [9,10,11,12,13,14,15].

    Анализ исследований трансплантации стволовых клеток in vivo усложнился отчасти из-за растущего понимания процесса слияния донорских стволовых клеток и зрелых клеток реципиента in vivo [16,17,18]. Недавние исследования показали, что небольшая популяция клеток в мышином жире прогрессирует до побивания клеток in vitro [19].Три независимые группы имеют изолированные стволовые клетки сердца, которые демонстрируют способность дифференцироваться в кардиомиоциты in vivo [14,15,20]. Все три типа клеток интенсивно пассируются, после чего два из них могут дифференцироваться in vitro.

    При оценке множества первичных клеточных культур различных линий мы заметили неприлипающие клетки, выделенные из скелетных мышц взрослых мышей, которые становятся бьющимися плавающими клетками. Мы назвали их клетками «Spoc» (скелетные предшественники кардиомиоцитов) за их способность генерировать биение кардиомиоцитов in vitro.Эти клетки, легко получаемые из скелетных мышц, открывают новые возможности для кардиологических исследований и терапевтических вмешательств. При системном введении мышам с острым инфарктом они мигрируют в область сердечного инфаркта и дифференцируются в сердечные миоциты.

    Результаты / Обсуждение

    Характеристика клеток Spoc

    При первоначальном выделении клетки Spoc представляют собой CD34 и CD45 (данные не показаны). Диссоциация 10 г мышц ноги дает примерно 2 × 10 6 клеток Spoc.Клетки C-kit + , содержащие менее 1% клеток Spoc, присутствуют после выделения, но могут быть удалены аффинной очисткой без каких-либо изменений в последующих результатах (данные не показаны). Электронная микроскопия (ЭМ) показывает, что в день выделения клетки Spoc имеют диаметр 4-8 мкм, часто меньше эритроцита, и демонстрируют обильные пузырьки, указывающие на активный транспорт. Присутствует много ламеллиподий и филоподий, что частично может объяснить типичное скопление клеток на липучках, которое затрудняет химическое и физическое диспергирование (рис. 1).Фенотип CD34 / CD45 / c-kit отличает клетки Spoc от других неприлипающих клеток, ранее описанных как происходящие из скелетных мышц [5]. Клетки Spoc отличаются от клеток-сателлитов по следующим критериям: (1) клетки Spoc не экспрессируют Pax-7 [21] или поверхностный маркер c-met [22]; (2) примерно одинаковое количество клеток Spoc выделяется как от молодых (менее 4 недель), так и от старых (от 12 до 16 недель) мышей, в то время как сателлитные клетки трудно изолировать от нормальной мышечной ткани после В возрасте 8 недель без первого мышечного повреждения [21]; (3) при изоляции клетки Spoc остаются круглыми плавающими клетками диаметром приблизительно 4 мкм, тогда как изолированные клетки-сателлиты вскоре становятся прикрепленными; (4) Spoc-клетки — это CD34 и Myf-5 , исключая их из класса покоящихся сателлитных клеток [23]; и (5) три суперрегуляторных гена скелетных мышц , myf5, myoD, и миогенин , как известно, когда-то присутствуют в сателлитных клетках [22], но в клетках Spoc все три маркера остаются отрицательными с первого дня. изоляции на протяжении длительного культивирования (данные не показаны).Таким образом, клетки Spoc не являются ни сателлитными, ни дифференцированными клетками скелетных мышц.

    Рис. 1. ЭМ клеток Spoc в день 0

    Электронная микрофотография свежевыделенной клетки Spoc (A) показывает ее небольшой размер по сравнению с типичным двояковогнутым профилем эритроцита над ней (стрелка). (B) показана типичная клетка Spoc с большим количеством везикулярных структур, ламеллиподий и филоподий. (C) отображает три клетки Spoc, настолько плотно сгруппированные, что их границы трудно различить.Это типичное скопление затрудняет анализ клеточной сортировки по флуоресценции (FACS).

    https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030087.g001

    В течение первых 7 дней в среде, содержащей эпидермальный фактор роста (EGF) и фактор роста фибробластов (FGF), клетки Spoc проходят несколько раундов деления, начиная с выражать GATA-4 (в основном кардиоспецифический фактор транскрипции) и превращаются в кластеры плавающих круглых сердечных предшественников из клеток Spoc (CPS) с увеличенным диаметром 10–14 мкм.Образец Окрашивание GATA-4 в этих клетках необычно тем, что оно преимущественно цитоплазматическое, что отличается от ожидаемого ядерного окрашивания фактора транскрипции. Хорошо известно, что многие факторы транскрипции, хотя и встречаются редко, имеют цитоплазматическую фазу. GATA-4 был описан аналогичным образом, и в этом случае было показано, что он перемещается в ядро ​​после добавления бета-адренергического препарата изопротеренола [24,25]. По этим причинам изопротеренол добавляли к культуре клеток CPS на 1 ч, после чего Окрашивание GATA-4 наблюдалось в ядрах многих клеток (рис. 2).Эти клетки продолжают экспрессировать другие кардиоспецифические маркеры, включая сердечный тропонин-T, Nkx-2.5, MLC-2v и сердечный кальциевый канал L-типа, обнаруживаемый либо с помощью иммуноокрашивания, либо с помощью ПЦР в реальном времени (Рисунок 3A-3G; данные ПЦР в реальном времени не показаны). Хотя Nkx-2.5 может присутствовать в гладких мышцах сосудов, ни альфа-, ни бета-миозин не присутствует в гладких мышцах. Бьющиеся кардиомиоциты, полученные из клеток Spoc, экспрессируют как альфа-, так и бета-миозин на 28 день, как показано окрашиванием поликлональными антителами против альфа- и бета-миозина (Рисунок S1).На более поздних стадиях коннексин 43 экспрессируется в кластерах клеток (Figure 3H-3I). Еще до того, как они слиплись, некоторые изолированные клетки начинают биться (Видео S1).

    Рисунок 2. Сублокализация GATA-4 в клетках Spoc

    (А) GATA-4 обнаруживается в цитоплазме клеток Spoc 10-го дня (цитоспин).

    (B) Изображение Номарского (A), на котором показаны синие ядра, окрашенные DAPI.

    (C) Объединить изображение, показывающее ядра и Окрашивание ГАТА-4.

    (D) Когда клетки Spoc инкубируют с 20 мкМ изопротеренола в течение 1 ч, Наблюдается ядерное окрашивание GATA-4.

    (E) Изображение Номарского (D).

    (F) Слияние (D) и (E), показывающее сублокализацию GATA-4 для ядер. Более слабый Сигнал GATA-4 присутствует в цитоплазме.

    https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030087.g002

    Рис. 3. Положительное окрашивание клеток CPS на кардиоспецифические белки

    (A) GATA-4 в клетках CPS 7 дней.

    (B) Окрашивание ядер с помощью DAPI.

    (C) Наложение (A) и (B).

    (D) Nkx-2.5 обнаружен в ядрах круглых бьющихся клеток на 21-й день (зеленый).

    (E) Некардиальные клетки (красные стрелки) не показывают ядерного окрашивания на Nkx-2.5.

    (F) Наложение (D) и (E).

    (G) Биение клеток через 28 дней культивирования дает положительное окрашивание для сердечного канала Ca ++ L-типа.

    (H) Коннексин 43 (зеленый) в кластере одноядерных бьющихся клеток на 21 день в культуре.

    (I) Световая микрофотография Номарского (дифференциальный интерференционный контраст) кластера клеток на (H).

    https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030087.g003

    Sca-1 Разделение клеток Spoc

    Дальнейшее фракционирование клеток Spoc путем сортировки по маркеру Sca-1 (антиген клеточной поверхности, обнаруженный на гемопоэтических стволовых клетках мыши [HSCs]) показывает, что бьющиеся клетки развиваются из пула Sca-1 , который включает 20 % –40% от общего количества изолированных клеток. Это контрастирует с недавними исследованиями, в которых изолированная популяция Sca-1 + из сердца, направленная к сердцу после сосудистой инъекции, показала признаки сердечной дифференцировки [14,26].Когда полученная из скелетных мышц фракция Sca-1 + клеток Spoc высевается в наших условиях (см. Материалы и методы) отдельно от фракции Sca-1 , первые клетки быстро прикрепляются к пластине и, за исключением нескольких предположительно контаминирующих клеток Sca-1 , которые не развиваются в бьющиеся клетки. После удаления популяции Sca-1 + оставшаяся популяция Sca-1 подвергается дополнительным делениям перед началом дифференциации.Иногда небольшая круглая бьющаяся клетка без организованного саркомера видна через 3 дня, но примерно 80% всей популяции клеток дифференцируется в бьющиеся клетки после 7-10-дневного периода пролиферации. Эти полученные из Sca-1 CPS-клетки остаются в этом незрелом состоянии, то есть круглые, слабо прикрепленные и спонтанно бьющиеся, в течение более 2 месяцев культивирования. Когда популяция клеток CPS, помеченная зеленым флуоресцентным белком (GFP) Sca-1 , переносится на немаркированный монослой очищенных клеток Sca-1 + , флуоресцентные клетки Sca-1 прикрепляются к монослой в течение 24 часов, растягиваются и созревают в бьющиеся клетки.По мере того как растянутые клетки GFP + развивают саркомерную структуру, сигнал GFP уменьшается. Этот феномен, который, возможно, происходит из-за подавления GFP, управляемого промотором бета-актина, или из-за исключения белка GFP из развивающейся саркоплазмы, может поставить под угрозу обнаружение меченных GFP донорских клеток в модели инфаркта мыши.

    Клетки Spoc не происходят из костного мозга или жировой ткани

    Клетки

    Spoc, по-видимому, не являются клетками костного мозга, секвестрированными в скелетных мышцах, и, поскольку они относятся к c-kit , они отличаются от клеток костного мозга c-kit + и клеток побочной популяции, которые использовались напрямую. или косвенно в экспериментах по восстановлению инфаркта сердца [11,13].Когда приблизительно 50 мг цельного костного мозга или диссоциированного всего сердца совместно культивируют в отделенных проницаемыми мембранами отсеках в соотношении 1: 1 с клетками Spoc, только клетки Spoc развиваются в бьющиеся кардиомиоциты. Таким образом, костный мозг и сердце не содержат популяции клеток, которые можно выделить таким образом и фенотипически сходны с клетками Spoc.

    Мы также провели эксперименты, чтобы определить, похожи ли клетки Spoc на клетки сосудистой фракции стромы адипоцитов (SVF), которые были получены из смеси паховых и внутрилопаточных жировых подушечек мышей [19].Клетки Spoc культивировали параллельно с SVF в нашей среде, содержащей EGF / FGF, а также в методике с добавлением бета-меркаптоэтанола, эритропоэтина, интерлейкина (IL) -3, IL-6 и фактора стволовых клеток, как указано в [[ 19], за исключением того, что клетки пахового и внутрилопаточного происхождения держали отдельно друг от друга. В дополненной культуре метокульта клетки Spoc превратились в клетки CPS, которые впоследствии слились в большие (до 1 мм в длину) бьющиеся миоциты, как описано ранее [19]. Нам не удалось получить клетки CPS или какие-либо биологические клетки из SVF, полученных только из пахового жира.Результат, аналогичный культивированию клеток Spoc, наблюдался с SVF, полученным внутри лопатки, культивировавшимся в дополненной методике, но только в культурах, которые имели микроскопическое загрязнение волокнами скелетных мышц. Ни SVF из паховой области, ни из внутрилопаточных жировых подушечек не давали никаких бьющихся клеток при культивировании в стандартных условиях для клеток EGF / FGF Spoc. Planat-Benard et al. [19] сообщают об эффективности преобразования в кардиомиоциты 0,02–0,07%, тогда как 1–10% от общего количества клеток Spoc становятся бьющимися кардиомиоцитами.Когда чистые клетки Sca-1 Spoc высевают, после фазы пролиферации примерно 80% клеток бьют CPS-клетки.

    В отличие от случая с HSC, колониеобразующие единицы не образуются при культивировании клеток Spoc в метилцеллюлозе в присутствии эритропоэтина, IL-3, IL-6 и фактора стволовых клеток (данные не показаны). Чтобы оценить способность клеток Spoc восстанавливать костный мозг, были выполнены стандартные и конкурентные трансплантации костного мозга с клетками Spoc.У четырех мышей 3 × 10 6 клеток костного мозга и 3 × 10 4 GFP + / Sca-1 клеток Spoc вводили каждой из смертельно облученных мышей. Все четыре мыши выжили; однако в периферической крови или костном мозге наблюдалась только редкая клетка, происходящая от донора GFP + (данные не показаны). Костный мозг шести смертельно облученных мышей, которым инъецировали 1,5 × 10 5 клеток Sca-1 Spoc или 2 × 10 5 клеток Spoc, нефракционированных для Sca-1, не удалось спасти, и все шесть мышей погибли. в течение 2 нед.Таким образом, поскольку для восстановления костного мозга требуется только один HSC, в 2 × 10 5 Spoc клетках не содержится никаких HSC.

    Передача ЭМ клеток CPS по мере их продвижения к бьющимся клеткам

    На рис. 4 показано развитие клеток CPS после репликации. Через три дня после пересадки плавающих клеток (см. Материалы и методы), когда все большее количество клеток CPS демонстрирует ритмичное биение, EM показывает круглые клетки с большими центральными ядрами, окруженными обильными митохондриями и толстыми миозиновыми нитями (рис. 4A и 4D).По мере того, как клетки прикрепляются к пластине для тканевой культуры, центральное ядро ​​удлиняется, и становятся видны электронно-плотные структуры (рис. 4B; стрелка на рис. 4E), а миозиновые нити расходятся наружу (прямоугольник / вставка, рис. 4B). К 2 неделям электронно-плотные тела начали выравниваться с нитями, проходящими между ними (рис. 4C). Эти структуры почти идентичны тем, которые наблюдаются в развивающихся кардиомиоцитах, происходящих из эмбриоидных тел [27]. К 8 неделям культивирования электронно-плотные структуры в ЭМ бьющихся клеток развиваются и становятся Z-линиями организованных саркомеров (рис. 4G).Бьющиеся клетки также имеют одно или два больших ядра, расположенных в центре, окруженных митохондриями, что отличает их от мышечных трубок скелета, которые имеют множество мелких субсарколеммальных ядер.

    Рис. 4. Трансмиссионные ЭМ показывают пострепликационную прогрессию клеток CPS

    (A) Круглые, 3-й день клетки содержат неупорядоченные миозиновые нити. Некоторые из этих ячеек бьются, все еще плавая (см. Видео S1), и обычно имеют точки доступа, как показано на рисунке 6A.

    (B) Верхняя рамка — это увеличенное изображение нижней панели, показывающее миозиновые нити характеристики 1.Длина 6 мкм, расходится наружу от плотного тела.

    (C) Клетка на 14-й день с единственным центральным ядром показывает растяжение плотных тел в организующий саркомер.

    (D) Круглые клетки 3-го дня, содержащие обильные митохондрии (вставка).

    (E) Удлиненная клетка 7-го дня, содержащая плотное тело (наконечник стрелки).

    (F) Безъядерная клетка на 14-й день, та же клетка, что и в (C).

    (G) К 56-му дню присутствует четко выраженный саркомер с идентифицируемыми полосами A и I, а также линиями M и Z.

    (H) Саркомер кардиомиоцита плода показан для сравнения.

    https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030087.g004

    Переходные процессы кальция и потенциал сердечной деятельности в клетках CPS

    По мере того, как клетки CPS прогрессируют до спонтанного биения кардиомиоцитов in vitro, частота биений колеблется от 1 до 8 Гц. Клетки продолжают биться даже после культивирования в течение 3 мес. Несмотря на отсутствие биений на начальном этапе, некоторые кластеры клеток, прикрепленных к внеклеточному матриксу, демонстрируют переходные процессы кальция, обнаруженные флуо-4 (концентрация 4 мкМ), визуализированные с помощью конфокальной микроскопии (видео S2).Это говорит о том, что возбуждающая часть «возбуждения-сокращения» развивается до того, как сократительный аппарат клетки станет достаточно зрелым, чтобы преодолеть минимальное сопротивление, обеспечиваемое внеклеточным матриксом. Круглые пульсирующие клетки, показанные на видео S1, развиваются в эллиптические пульсирующие клетки, показанные на видео S3, а затем в более зрелые кардиомиоциты, показанные на видео S4. Эти последние клетки также отображают переходные процессы кальция, обнаруженные с помощью флуо-3 (концентрация 4 мкМ), как показано на видео S5 и на рисунке 5.К 14 дню после повторного высева 10% клеток в сливной чашке спонтанно взбиваются. Переходные процессы кальция указывают на существование потенциалов действия (AP), которые были охарактеризованы путем записи участков отдельных клеток в культуре (рис. 6). Различные сердечные AP наблюдаются в бьющихся и не бьющихся клетках (рис. 6A и 6B), которые оба показывают мембранный потенциал покоя приблизительно -60 мВ с устойчивым выбросом 50–90 мВ. Форма и продолжительность APs соответствуют описанию APs кардиомиоцитов взрослых мышей, у которых отсутствует фаза плато, наблюдаемая в кардиомиоцитах других видов [28].

    Рисунок 5. Измерение переходной частоты кальция

    Графическое представление переходного процесса кальция в бьющихся кардиомиоцитах, полученных из CPS-клеток (A). Интенсивность флуоресценции пропорциональна количеству кальция, связывающегося с красителем флуо-3 при высвобождении кальция из саркоплазматического ретикулума. Показаны пиковая интенсивность (B) и базовая линия (C).

    https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030087.g005

    Рис. 6. Записи напряжения всей клетки от кардиомиоцитов, полученных из клеток Spoc

    (A) Спонтанное срабатывание ПД в не бьющейся, каплевидной клетке.

    (B) Типичный AP из записи в (A) в увеличенной шкале времени; Порог AP составляет –60 мВ.

    (C) Возгорание потенциала действия в другой ячейке блокируется при перфузии ванны 0,5 мМ хлорида кадмия (горизонтальная полоса).

    (D) Демонстрируется ускорение активации AP при перфузии 25 нМ изопротеренола (горизонтальная полоса), что указывает на присутствие адренергических рецепторов на этих клетках.

    (E) AP скелетных миотрубок, если они присутствуют, отличаются тем, что на их частоту не влияет Cd ++ .

    (F) Изопротеренол также не влияет на частоту АД скелетных мышц.

    https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030087.g006

    Биение кардиомиоцитов, полученных из клеток Spoc, отличается от спорадических подергиваний, которые наблюдались в скелетных мышцах, потому что добавление 0,5 мМ хлорида кадмия, не -специфический блокатор каналов Ca ++ и Na + L-типа, устраняет сердечный AP [29,30], не оказывая при этом никакого эффекта на скелетные миотрубки (рис. 6C и 6E) [31,32].Точно так же как бьющиеся, так и не бьющиеся сердечные клетки имеют интактный адренергический путь [33,34,35], о чем свидетельствует увеличение частоты АД при добавлении 25 нМ изопротеренола (рис. 6D). Ожидаемое отсутствие эффекта на скелетные мышечные трубки [36] показано на рисунке 6F. Одноядерные миобласты со спонтанными переходными процессами кальция и AP в стандартных условиях культивирования не описаны [37], и даже когда они созданы путем остановки слияния клеток, они сохраняют электрическую активность, характерную для клеток скелетных мышц, такую ​​как отсутствие ответа на кадмий. хлорид [38].

    Трансплантация клеток Spoc в модели инфаркта миокарда у мышей

    Чтобы определить, приживаются ли клетки Spoc в инфаркте миокарда (MI) и дифференцируются в зрелые кардиомиоциты, была создана модель острого инфаркта у мышей C57Bl / 6J путем перевязки левой коронарной артерии. Мы вводили 1 × 10 5 GFP + общих клеток Spoc (нефракционированных для Sca-1) в периферическое кровообращение. Через 14 недель многие клетки GFP + , полученные от донора, прижились (фигура 7B).Из донорских клеток, которые мигрировали в инфаркт, 8% (63/782) превратились в кардиомиоциты (стрелки, рисунок 7A), демонстрирующие фосфорилированную регуляторную легкую цепь сердечного миозина (RLCP), что показано совместным мечением с антителом против GFP ( зеленый) и RLCP (красный) [39]. Все образцы сканировались одновременно по зеленому и красному каналам. Клетки считались GFP + только в том случае, если их цитоплазма светилась зеленым, а не красным светом. Это предотвращает ошибочное принятие сигнала анти-GFP (зеленый) на рисунке 7A за автофлуоресценцию.Автофлуоресценция при инфаркте будет характерно «кровоточить» как по зеленым, так и по красным каналам в отсутствие экзогенных флуоресцентных маркеров, в результате чего вся аутофлуоресценция проявляется как обобщенный желтый цвет, то есть комбинация красного и зеленого [40]. В этом случае только миозиновые полосы, которые окрашиваются совместно, выглядят как красными, так и зелеными, что служит внутренним контролем техники. Никаких меченых клеток, дифференцированных или недифференцированных, не наблюдали в нормальной части инфаркта сердца (данные не показаны).Эти данные свидетельствуют о том, что клетки Spoc либо активно обитают, либо пассивно доставляются в область повреждения сердца, где они начинают дифференцироваться в кардиомиоциты, как это наблюдается in vitro. Чтобы определить, приживаются ли и дифференцируются ли клетки Spoc Sca-1 в ИМ так же эффективно, как клетки Spoc, нефракционированные для Sca-1, использовали ту же модель острого переднего ИМ, описанную ранее. Когда 1 × 10 5 Sca-1 / GFP + донорских клеток вводили через хвостовую вену сразу после инфаркта, наблюдался низкий уровень приживления, и только случайные кардиомиоциты донорского происхождения обнаруживались на периферии зона инфаркта (рис. 7C – 7E).Это открытие согласуется с нашими данными in vitro, описанными ранее, в которых очищенные клетки Sca-1 оставались незрелыми, слабо прикрепленными, круглыми клетками в течение месяцев до совместной культивирования с фидерным слоем неподвижных клеток Sca-1 + . позволили фракции Sca-1 прилипнуть и созреть.

    Рис. 7. Исследования трансплантации инфаркта миокарда in vivo

    (A) Клетки Spoc, меченные GFP (зеленые), нефракционированные для Sca-1, введенные в периферическую кровь модели острого инфаркта на мышах, развились через 14 недель в кардиомиоцитах ( стрелки) в области инфаркта.Кардиомиоциты GFP, полученные из донорских клеток Spoc, характеризуются одиночными центральными ядрами и полосами, окрашенными на RLCP (красный).

    (B) Продольный срез свежезамороженной ткани, показывающий область инфаркта, из которой был взят (A) (оранжевая рамка), и прилегающая нормальная эндогенная ткань сердца (RLCP, красный).

    (C) GFP + / Sca-1 Клетки Spoc инъецировали в периферический кровоток модели острого инфаркта миокарда мышей и обнаруживали в инфаркте через 4 недели по экспрессии GFP (зеленый).

    (D) RLCP (красный) также выражен.

    (E) Наложение (C) и (D).

    https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030087.g007

    Чтобы оценить аналогичный эффект при более старом инфаркте, такое же количество клеток Spoc, нефракционированных для Sca-1, вводили через хвостовую вену в две мыши (через 8 и 14 недель после ИМ). Через две недели после инъекции в сердце модели инфаркта 8-недельной давности обнаружена совместная локализация GFP и GATA-4 в 3% (4/136) донорских клеток, которые мигрировали в периферическую область инфаркта.Через пять недель после инъекции в 14-недельную модель инфаркта было очевидно увеличенное количество клеток GFP + / RLCP + (7/102 клеток, происходящих от донора) в области инфаркта (данные не показаны). Клетки Spoc, которые были частично дифференцированы путем культивирования в течение 7 дней, вводили в сердца и хвостовые вены трех мышей с острым инфарктом. Меченые клетки не были идентифицированы в сердцах через 7 дней и 1 месяц, по сравнению с двумя контрольными мышами, которым вводили физиологический раствор во время инфаркта (данные не показаны).Это говорит о том, что недифференцированные клетки легче активно возвращаются домой или пассивно доставляются к сердцу.

    Мы использовали систему экспрессора Cre-рекомбиназы (Cre) / репортера бета-галактозидазы, чтобы исключить слияние донорских стволовых клеток с кардиомиоцитами хозяина в качестве объяснения очевидной дифференцировки in vivo. В случае слияния Cre из донорских клеток будет вырезать флоксированный стоп-кодон, присутствующий в ДНК хозяина, и, таким образом, подавлять репрессию репортерного гена бета-галактозидазы. В течение нескольких часов после получения острого инфаркта путем хирургической перевязки левой коронарной артерии у мышей-репортеров R26Rh выполняли инъекцию в хвостовую вену 3 × 10 5 Cre + клеток Spoc от промотора EIIa / мыши-донора Cre.Донорские клетки Cre + видны в сердце уже через 2 дня после инфаркта (данные не показаны). К 7 дню можно обнаружить изолированные гнезда донорских клеток, которые не слились с клетками-хозяевами, о чем свидетельствует отсутствие окрашивания X-gal в клетках Cre + (Фигуры 8A – 8F). Также к 7 дню, GATA-4 коэкспрессируется с Cre в некоторых клетках этих кластеров (Figure 8G-8I). Для дальнейшего выделения и отслеживания донорских клеток Spoc была создана библиотека моноклональных антител путем инокуляции крыс живыми клетками Spoc путем инъекции в периферическое кровообращение.Библиотеку подвергали скринингу на способность обнаруживать поверхностные антигены на всех клетках Spoc. Одно из таких образованных антител (MSC 21) обнаруживает живые клетки Spoc в культуре и может использоваться для выделения положительной и отрицательной субпопуляции. Разделение MACS с использованием MSC 21 дает две популяции с подмножеством 21 + , содержащим клетки, которые развиваются в бьющиеся кардиомиоциты (видео S6). У мышей с инфарктом донора Cre / репортера R26Rh некоторые из инъецированных клеток Cre + совместно окрашиваются MSC 21, дополнительно подтверждая донорское происхождение этих трансплантированных клеток (фиг. 8J-8L).MSC 21 не обнаруживает клетки в нормальном контроле или в сердце с инфарктом (рис. 8M).

    Рис. 8. Cre Expressor / Beta-Galactosidase Reporter Исследования инфаркта миокарда

    (A) Гнезда клеток Cre + (зеленые) обнаруживаются через 1 неделю после инъекции в хвостовую вену в модели острого инфаркта.

    (B) Изображение Номарского (A).

    (C) Объединенное изображение (A) и (B). Кластеры расположены рядом с кровеносным сосудом (стрелка).

    (D) Инфарктная ткань в контрольной модели инфаркта миокарда (хирургия инфаркта, но без инъекции донорских клеток), показывающая отсутствие окрашивания на Cre (без зеленого цвета) и ГАТА-4 (не красный).

    (E) Контроль окрашивания X-gal сердца мыши ROSA.

    (F) В последовательной серии срезов ткани срезы с нечетными номерами иммуноокрашивали на Cre, что дало результаты, показанные на (A). Эти два кластера клеток были видны на пяти секциях (секции 1, 3, 5, 7 и 9). Срезы с четными номерами (срезы 2, 4, 6 и 8) окрашивали на X-gal. Клетки X-gal + не обнаружены. Один слайд был иммуноокрашен, показывая присутствующие клетки Cre + . Затем это предметное стекло окрашивали на X-gal, и было обнаружено, что это X-gal .Отсутствие окрашивания серийных срезов на X-gal указывает на то, что через 1 неделю в инфаркте не произошло слияния донорских и хозяйских клеток.

    (G) Кластер донорских клеток Cre + , обнаруженный в инфарктной сердечной ткани модели острого инфаркта возрастом 1 нед. Стрелками указаны клетки, которые также экспрессируют GATA-4, как показано на (H).

    (В) GATA-4 (красный) в основном присутствует в некоторых ячейках на краю кластера. Стрелки указывают на клетки, которые также экспрессируют Cre, как показано на (G).

    (I) Объединенное изображение, показывающее совместную локализацию (стрелки) Cre (зеленый) с GATA-4 (красный) в некоторых ячейках кластера Cre + ячеек.

    (J – L) Совместное окрашивание донорских клеток анти-Cre антителом (зеленый) и MSC 21 (красный) проявляется через 7 дней в модели острого инфаркта.

    (M) Отсутствует окрашивание MSC 21 (без красного цвета) в поврежденной ткани мышей, которые не получали инъекции клеток Spoc.

    https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030087.g008

    Заключительные замечания

    Наше выделение и описание того, что мы называем Spoc-клетками, изначально было для нас неожиданным, поскольку несколько простых вариаций в обычной методике культивирования клеток скелетных мышц дали новое открытие.Эти адаптации включали отказ от трипсина, замену FGF и EGF на обычно используемые комплексные добавки, такие как экстракт куриного эмбриона, и отказ от прикрепившихся клеток при продолжении культивирования неприлипающих клеток. Наблюдение за изолированными неприлипающими бьющимися клетками в культуре скелетных мышц, вероятно, наблюдалось ранее другими в ходе экспериментов с условиями культивирования скелетных мышц, но неофициально считалось некоторым вариантом примитивных клеток скелетных мышц и никогда тщательно не исследовалось.Насколько нам известно, этот отчет является первым случаем, когда фенотип этих клеток был методически изучен с помощью записей отдельных клеток, временных записей Ca ++ , ЭМ, продольной видеомикроскопии и иммуноокрашивания для выявления наличия скелетных и сердечные гистологические маркеры. Отсутствие маркеров скелетных и сателлитных клеток на фоне гистологических и физиологических свидетельств сердечного фенотипа подтверждает наш вывод о том, что эти клетки ближе к истинным сердечным миоцитам, чем к некоторым вариантам клеток скелетных мышц.Прием этих свежеизолированных клеток в поврежденное сердце и их последующая дифференцировка в кардиальный фенотип in vivo, который соответствует экспериментам in vitro, является подтверждающим доказательством.

    Недавно три независимые группы выделили популяцию стволовых клеток из сердца. В двух исследованиях стволовые клетки интенсивно культивировали [15,20] перед повторным введением непосредственно в сердце, тогда как в другом исследовании свежевыделенные клетки вводили в сосудистый кровоток [14].Beltrami et al. [15] не наблюдали биение клеток in vitro, тогда как клетки, выделенные Oh et al. [14] требовалось лечение деметилирующим агентом 5-азацитидином для получения бьющихся клеток, аналогично лечению, которое ранее использовалось для создания линий бьющихся клеток из стромальных клеток костного мозга [41]. Мессина и др. [20] использовали кардиотропин для обработки круглых клеток, высвобожденных из 3-недельной культуры эксплантатов, создавая сферу клеток, которые остаются примитивными и пролиферируют внутри, в то время как они дифференцируются в бьющиеся сердечные миоциты по краям.Они заметили, что эта модель роста напоминает нейросферы. Все три популяции, происходящие из сердца, по-видимому, отличаются друг от друга в отношении таких параметров, как наличие c-kit или способность бить in vitro; однако различные условия затрудняют прямое сравнение.

    Клетки Spoc не появляются из сердечной ткани, выращенной параллельно со скелетными культурами. Однако свежевыделенные клетки Spoc наблюдаются в инфаркте сердца в течение 2 дней после их системной инъекции мышиной модели острого ИМ.В течение 7 дней после системной инъекции клетки Spoc образуют сферическое тело на границах инфаркта вблизи кровеносных сосудов. Сигнал Cre сильно присутствует в центре этих сфер, но ослабевает на границах, где Появляется сигнал GATA-4. Вероятно, это связано с подавлением промотора EIIa в дифференцирующихся клетках. Этот паттерн более пролиферативных клеток в центре и дифференцирующихся клеток на границах напоминает нейросферы или культуру in vitro стволовых клеток, полученных из сердца [20].К 3 мес. Гораздо больше клеток распределяется по пограничным областям инфаркта и может быть обнаружено с помощью антител к желудочковому RLCP.

    Образец Окрашивание GATA-4 в ранних клетках Spoc особенно интересно своим необычным цитоплазматическим распределением, но переход к ядерному распределению после добавления бета-адренергического агониста изопротеренола в культуру клеток иллюстрирует специфичность окрашивания. Важность бета-адренергической стимуляции для процессов дифференцировки и гипертрофии сердечных миоцитов делает эти клетки особенно полезными для изучения регуляции Akt-GSK3 beta экспрессируемых ядер GATA-4 [25], а также его бета-адренергическое взаимодействие с кальциневриновым путем [24].

    Хотя биение клеток in vitro сокращается асинхронно, локальные области конфлюэнтных пластинок, по-видимому, сокращаются с разной скоростью. Этот факт, в сочетании с поздней экспрессией коннексина 43 in vitro (см. Фиг. 3H), предполагает возможность скоординированного биения, что является требованием для эффективного сердечного сокращения. Хотя клетки Spoc кажутся более эффективными при возвращении к сердцу в модели острого инфаркта миокарда, их способность дифференцироваться in vivo на границе старого инфаркта может помочь исследованиям, сфокусированным на хронической сердечной недостаточности или дилатационной кардиомиопатии.Генерация кардиомиоцитов из клеток Spoc, полученных из трансгенных моделей, может быть важным инструментом в изучении сердечного развития, поскольку прогрессирование от недифференцированных клеток к зрелым кардиомиоцитам можно наблюдать in vitro.

    Почему эти сердечные стволовые клетки секвестрируются в скелетных мышцах и почему клинически значимое их количество обычно не используется для спасения инфаркта сердца, остается загадкой. Возможно, дополнительные клетки или факторы, присутствующие в скелетных мышцах, подавляют сердечную дифференцировку клеток Spoc in situ или подавляют миграцию.Конечно, клетки Spoc не дифференцируются в сердечные клетки, пока они находятся в скелетных мышцах. В соответствии с этими принципами фракционирование клеток Spoc на основе Sca-1 значительно обогащает популяцию клеток во фракции Sca-1 , которые in vitro становятся бьющимися кардиомиоцитами; однако приживление этих клеток Sca-1 в моделях MI кажется менее эффективным, чем приживление нефракционированных клеток Spoc. Это согласуется с повышенной величиной и кинетикой дифференцировки кардиомиоцитов, наблюдаемой, когда фракция Sca-1 помещается на монослой фракции Sca-1 + .Таким образом, фракция Sca-1 + , вероятно, играет роль в эффективности приживления с помощью любого количества механизмов, включая миграцию, тропизм и захват. Остается определить, вносят ли трансплантаты Spoc-клеток вклад в выживаемость мышей или они электрически соединяются с эндогенными сердечными миоцитами. Однако есть свидетельства того, что клетки Spoc выживают более 3 месяцев после трансплантации, в течение которых они созревают в поперечно-полосатые кардиомиоциты.

    Вклад авторов

    SOW, TVG, SH, HT, MAR и NDE разработали и разработали эксперименты.SOW, TVG, SH, HT, DG, MAR, KT, ZXY и YHX проводили эксперименты. SOW, TVG, SH, HT, DG, KT, ZHY, YHX и NDE проанализировали данные. SOW и NDE написали статью.

    М. Григорьев | Semantic Scholar

    Анализ влияния фильтрующих элементов на ЭЭГ и ЭМГ, записанные с помощью высокочувствительного канала на основе наноэлектродов

    В настоящее время предоставление полной информации об измерениях является одной из важнейших задач для измерительных устройств. Фильтрующие элементы в измерительных приборах, а также в медицинской аппаратуре,… Развернуть

    Сохранить

    Alert

    Cite

    Research Feed

    Модель возбуждения кардиомиоцитов кардиостимулятора проводящей системы сердца

    Миокард включает типичные и атипичные кардиомиоциты, которые образуют сердечную проводящую систему.Возбуждение от атриовентрикулярного узла в нормальных условиях возможно только в одном… Развернуть

    Сохранить

    Alert

    Cite

    Research Feed

    Извлечение низкоамплитудной составляющей, ортогональной зарегистрированному сердечному импульсу

    Проблема сердечного ритма Рассмотрено извлечение сигнала из низкоамплитудной высокочастотной составляющей, невидимой на обычной электрокардиографии (ЭКГ). Для этого используется оригинальная модель ЭКГ,… Развернуть

    Сохранить

    Alert

    Cite

    Research Feed

    Компьютерное моделирование электрической активности сердца с помощью электрокардиографа на нанодатчиках

    Рассмотрены проблемы, связанные с сердечно-сосудистыми заболеваниями.Предложен способ решения некоторых проблем. Мы также рассматриваем двухкомпонентную модель Алиева-Панфилова и алгоритм… Развернуть

    Сохранить

    Alert

    Cite

    Research Feed

    Влияние фильтрующих элементов на биоэлектрический сигнал

    Фильтрация полезного сигнала из вызванного шума от линий электропередач, магнитных датчиков, помех от движений тела и т. д. в области обработки медицинских данных — серьезная проблема… Развернуть

    Сохранить

    Предупреждение

    Цитировать

    Research Feed

    Визуализация состояния сердца с помощью Кардиографическое оборудование на нанодатчиках

    Прецизионные методы и приборы для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний являются одним из основных направлений развития современных технологий в области медицинского приборостроения.Однако… Expand

    Save

    Alert

    Cite

    Research Feed

    ИЗВЛЕЧЕНИЕ ФОРМЫ СИГНАЛА ПРИ НАЛИЧИИ СЛУЧАЙНОЙ И ОБЫЧНОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ

    Save

    Alert

    Cite Research

    Cite Research

    Cite Research проблемы вычислительной диагностики в кардиологии

    В рамках теоретико-группового статистического подхода предлагаются методы выявления структурных инвариантов развивающегося тестового объекта по проекционным данным.Суть… Expand

    Save

    Alert

    Cite

    Research Feed

    Электродинамическая модель сердца для обнаружения некротических областей в сердце человека

    Диагностика состояний и заболеваний сердечно-сосудистой системы является основной задачей электрокардиологии. Проблема диагностики сердечно-сосудистой системы вызвана сложной многоуровневой… Развернуть

    Сохранить

    Alert

    Cite

    Research Feed

    Использование наночастиц серебра в лечении социально значимых заболеваний

    Эффекты коллоидного серебра: определяется концентрацией, размерами и стабильностью мелкодисперсных наночастиц.Исследования препаратов на основе серебра, действующих против устойчивых к антибиотикам… Expand

    Save

    Alert

    Cite

    Research Feed

    NEDD8 Ultimate Buster 1 Long (NUB1L) подавляет атипичное неддилирование и способствует протеасомной деградации

    неправильно свернутых белков. TY — JOUR

    T1 — NEDD8 Ultimate Buster 1 Long (NUB1L) белок подавляет атипичное неддилирование и способствует протеасомной деградации неправильно свернутых белков

    AU — Li, Jie

    AU — Ma, Wenxia

    AU

    AU AU — Hou, Ning

    AU — Wang, Xuejun

    AU — Kim, Il Man

    AU — Li, Faqian

    AU — Su, Huabo

    N1 — Авторское право издателя: © 2015 Американское общество биохимии и молекулярной биологии, Inc.

    PY — 2015/9/25

    Y1 — 2015/9/25

    N2 — Neddylation — это посттрансляционная модификация, которая контролирует различные биологические процессы, ковалентно конъюгируя убиквитиноподобный белок NEDD8 с конкретными мишенями. Неддилирование обычно опосредуется NEDD8-специфическими ферментами (типичное неддилирование) и, иногда, ферментами убиквитина (атипичное неддилирование). Хотя известно, что типичное неддилирование регулирует функцию белков во многих отношениях, регуляторные механизмы и биологические последствия атипичного неддилирования остаются в значительной степени неизученными.Здесь мы сообщаем, что конъюгаты NEDD8 накапливались в больных сердцах от моделей мышей и пациентов-людей. Протеотоксические стрессы вызывали типичное и атипичное неддилирование кардиомиоцитов. Потеря NUB1L усиливает атипичное неддилирование, тогда как сверхэкспрессия NUB1L подавляет атипичное неддилирование, способствуя деградации NEDD8. Активация атипичного неддилирования приводит к накоплению суррогатного неправильно свернутого белка, GFPu. Напротив, подавление атипичного неддилирования сверхэкспрессией NUB1L усиливает деградацию GFPu.Более того, истощение NUB1L накапливало связанный с кардиомиопатией неправильно свернутый белок, CryABR120G, тогда как сверхэкспрессия NUB1L способствовала его деградации за счет подавления неддилирования убиквитинированных белков в кардиомиоцитах. Следовательно, NUB1L защищает клетки от повреждения клеток, вызванного протеотоксическим стрессом. Таким образом, эти данные указывают на то, что NUB1L подавляет атипичное неддилирование и способствует деградации неправильно свернутых белков протеасомой. Наши результаты также предполагают, что индукция NUB1L потенциально может стать новой терапевтической стратегией при заболеваниях с повышенным протеотоксическим стрессом.

    AB — Неддилирование — это посттрансляционная модификация, которая контролирует различные биологические процессы путем ковалентного конъюгирования убиквитин-подобного белка NEDD8 с конкретными мишенями. Неддилирование обычно опосредуется NEDD8-специфическими ферментами (типичное неддилирование) и, иногда, ферментами убиквитина (атипичное неддилирование). Хотя известно, что типичное неддилирование регулирует функцию белков во многих отношениях, регуляторные механизмы и биологические последствия атипичного неддилирования остаются в значительной степени неизученными.Здесь мы сообщаем, что конъюгаты NEDD8 накапливались в больных сердцах от моделей мышей и пациентов-людей. Протеотоксические стрессы вызывали типичное и атипичное неддилирование кардиомиоцитов. Потеря NUB1L усиливает атипичное неддилирование, тогда как сверхэкспрессия NUB1L подавляет атипичное неддилирование, способствуя деградации NEDD8. Активация атипичного неддилирования приводит к накоплению суррогатного неправильно свернутого белка, GFPu. Напротив, подавление атипичного неддилирования сверхэкспрессией NUB1L усиливает деградацию GFPu.Более того, истощение NUB1L накапливало связанный с кардиомиопатией неправильно свернутый белок, CryABR120G, тогда как сверхэкспрессия NUB1L способствовала его деградации за счет подавления неддилирования убиквитинированных белков в кардиомиоцитах. Следовательно, NUB1L защищает клетки от повреждения клеток, вызванного протеотоксическим стрессом. Таким образом, эти данные указывают на то, что NUB1L подавляет атипичное неддилирование и способствует деградации неправильно свернутых белков протеасомой. Наши результаты также предполагают, что индукция NUB1L потенциально может стать новой терапевтической стратегией при заболеваниях с повышенным протеотоксическим стрессом.

    UR — http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=84942278805&partnerID=8YFLogxK

    UR — http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=84942278805&partnerLogx=8Y

    U2 — 10.1074 / jbc.M115.664375

    DO — 10.1074 / jbc.M115.664375

    M3 — Артикул

    C2 — 26260793

    AN — SCOPUS: 84942278805

    000 23002 VL

    EP — 23862

    JO — Журнал биологической химии

    JF — Журнал биологической химии

    SN — 0021-9258

    IS — 39

    ER —

    Кардиомиоциты, специфичные для подтипа | Энциклопедия

    1.Введение

    В сердце преобладают две категории кардиомиоцитов: сократительные кардиомиоциты и неконтрактильные кардиомиоциты, которые вместе сохраняют механическую, электрическую и биохимическую активность сердца [1] . Сократительные кардиомиоциты, основные кардиомиоциты, составляют миокард, образуя слои перекрывающихся спиральных узоров, которые прикрепляются к фиброзному каркасу сердца [2] [3] . Сократительные кардиомиоциты имеют отчетливую экспрессию генов и взаимодействуют с различными клетками сердца, включая эндотелиальные клетки, эндокардиальные клетки и фибробласты эпикардиального происхождения, чтобы выполнять насосное действие сердца, впоследствии распространяя кровь через камеры сердца и в периферическую систему кровообращения [4 ] (Рисунок 1B).Механическое накачивание инициируется электрофизиологическим стимулом для генерации скоординированных хронологических электрических потенциалов действия, которые приводят к сокращению мышц [5] . Электрофизиологическое инициирование и распространение становятся возможными благодаря специализированным неконтрактильным клеткам, второй категории кардиомиоцитов, присутствующих в сердце [6] . CCS в совокупности относится к неконтрактильным сердечным клеткам, состоящим из нескольких узлов и проводящих клеток, ответственных за генерацию и преобразование электрических сигналов для управления скоростью и ритмом сокращения сердечной мышцы [7] [8] (Рисунок 1B).К ним относятся SAN, атриовентрикулярный узел (AVN), атриовентрикулярный пучок, правая и левая ветви пучка (BB) и волокна Пуркинье (вместе называемые субэндокардиальной системой) [9] . Автоматизм присутствует в клетках SAN, AVN, атриовентрикулярного пучка, BB и волокон Пуркинье [10] . Однако узловые клетки SA имеют относительно более высокую скорость деполяризации по сравнению с другими компонентами CCS; следовательно, активность кардиостимулятора SAN отменяет автоматизм других структур и задает ритм сердца [11] [12] .Хотя в случаях отказа SAN автоматизм AVN становится доминирующим, обеспечивая повторяющееся сокращение желудочков [13] . Кроме того, волокна Пуркинье в меньшей степени могут действовать как кардиостимуляторы; это особенно верно в случаях атриовентрикулярной блокады [14] [15] . Щелевые соединения электрически соединяют соседние кардиомиоциты, обеспечивая передачу электрической энергии между компонентами CCS и остальной частью сердца [16] .В результате сердце сокращается как синхронизированная единица, независимая от нервных импульсов [17] . Сопутствующая электрофизиологическая активность CCS и последующее ритмическое сокращение сократительных кардиомиоцитов поддерживают функцию сердца; а именно, для распределения перфузированной крови по телу и удаления продуктов жизнедеятельности клеток [18] .
    Рисунок 1. Схема выделения эмбриональных сердечных обязательств (A) ключевые сигнальные пути, регулирующие каждую стадию дифференцировки во время кардиогенеза, включая клеточные маркеры, экспрессируемые на каждой стадии, и (B) экспрессия генов в различных областях человеческого сердца.Индукция мезодермы индуцируется в ответ на передачу сигналов Activin / Nodal, Wnt / β-катенин, BMP и FGF. Спецификация сердца регулируется MESP1, который координирует миграцию ранних сердечно-сосудистых предшественников (ISL +) в FHF и SHF. Предшественники FHF генерируют левый желудочек, части предсердий и проводящие клетки. Предшественники SHF вносят вклад в правый желудочек, части предсердий, проводящие клетки, клетки гладких мышц сосудов и эндотелиальные клетки. Эпикардиальные клетки претерпевают переход из эпителия в мезенхиму с образованием фибробластов, эндотелиальных клеток, гладкомышечных клеток сосудов и частей желудочка.Предшественники эктодермы также генерируют гладкие мышцы сосудов и нейроны, ответственные за вегетативную иннервацию. EMT, эпителиально-мезенхимальный переход. CNCC, клетки краниального нервного гребня. РА, ретиноевая кислота.

    2. Спецификация и дифференциация эмбрионов кардиомиоцитов

    Сердце — первый функциональный орган, формирующийся во время эмбриогенеза [19] . Развитие сердечно-сосудистой системы человека начинается во время гаструляции в конце второй недели беременности, когда метаболические потребности развивающегося эмбриона превышают потребности, обеспечиваемые только плацентарной диффузией [20] [21] .После гаструляции сердце млекопитающих начинает развиваться из клеток-предшественников в пределах передней латеральной пластинки мезодермы [22] . Примерно на 15-й день беременности сердечные клетки-предшественники в грудной области конденсируются в две двусторонне расположенные эндокардиальные трубки по обе стороны от триламинарного эмбриона. Индукция мезодермы регулируется несколькими отдельными и перекрывающимися сигнальными путями, включая Activin и Nodal, оба являются членами семейство трансформирующего фактора роста бета (TGFβ) наряду с каноническим (β-catenin-зависимым) сигнальным путем Wingless (Wnt) (рис. 2A).Костные морфогенетические белки (BMP), также члены семейства TGFβ, и факторы роста фибробластов (FGF) дополнительно помогают в детерминации мезодермы у эмбрионов [23] [24] . Факторы транскрипции, гомеобоксный белок NKX2.5 (связанный с фактором транскрипции NK2, локус 5) и фактор транскрипции 1 задней основной спирали-петли-спирали мезодермы (MESP1) играют жизненно важную роль в инициации сердечного обязательства. NKX2.5 взаимодействует с факторами транскрипции белка цинкового пальца, принадлежащими к семейству GATA, для индукции кардиомиоцитов.Сердечные предшественники, клетки сердечной мезодермы и кардиомиоциты в левом предсердии и желудочке экспрессируют NKX2.5 [25] [26] . Индукция мезодермы начинается в ответ на секрецию факторов роста из прилегающего зародышевого листка энтодермы. Эти факторы включают BMP4 и узловую передачу сигналов. Активация узлового сигнального пути в проксимальной области примитивной эктодермы инициирует экспрессию Bmp4 в соседней внеэмбриональной эктодерме. BMP4 во внеэмбриональной эктодерме затем стимулирует экспрессию Wnt3 в эпибласте, запуская активацию мезоэндодермальных маркеров, таких как Brachyury (Bry) и Eomesodermin (EOMES), вносящих вклад как в дефинитивную энтодерму, так и в индукцию сердечной мезодермы [27] .Затем EOMES-положительные клетки активируют MESP1, чтобы контролировать раннюю приверженность сердечным предшественникам. MESP1 является первичным регулятором спецификации мультипотентных сердечных предшественников, регулируя индукцию сердечных и мезодермальных генов, чтобы активировать миграцию мезодермальных клеток к мезодерме передней боковой пластинки через примитивную полосу [24] [28] . MESP1 активирует ингибитор 1 пути передачи сигналов Wnt Dickkopf (DKK1), тем самым ингибируя Wnt и способствуя дифференцировке и созреванию сердца [29] [30] .Интересно, что передача сигналов Wnt / β-catenin во время кардиогенеза является двухфазной. Перед гаструляцией активация передачи сигналов Wnt / β-катенина способствует спецификации сердечных клонов, тогда как активация во время гаструляции ингибирует дифференцировку кардиомиоцитов [31] [32] . Во время формирования серповидного серпа сердца существуют две различимые популяции клеток: клетки в чревной кишке мезодерма и клетки эпителиальной структуры полумесяца [22] . Эти различные популяции клеток-предшественников, называемые первым полем сердца (FHF) и вторым полем сердца (SHF), продуцируют разные области развивающегося сердца.MESP1 контролирует как отдельные популяции FHF, так и SHF во время ранней гаструляции, которые дают начало предшественникам подтип-специфичных кардиомиоцитов. Ранние сердечные предшественники, положительные по маркеру ISL1, индуцируют продукцию клеток-предшественников FHF и SHF. Предшественники FHF (ISL1- NKX2.5 +), которые контролируют спецификацию миокарда, регулируются BMP и вносят вклад в части предсердий и левого желудочка и проводящие клетки предсердно-желудочкового пучка [33] . Предшественники SHF (ISL1 + NKX2.5+), которые регулируют спецификацию миокарда и эндокарда, контролируются FGF и WNT и дают начало участкам предсердий, правого желудочка и проводящих клеток SAN [34] [35] (Рисунок 1A). Предшественники сердечной мезодермы объединяются , образуя два парных зачатка сердечных трубок, которые состоят как из эндокардиального, так и из миокардиального происхождения. Впоследствии, сердечные клетки-предшественники, происходящие из FHF и SHF, пролиферируют внутри развивающейся структуры [36] . Примерно на 21-й день беременности двусторонние пары трубок сливаются, образуя примитивную линейную трубку.Кровь течет в трубку с каудальной стороны и выходит с краниальной стороны [19] . Во время раннего развития сердца доминирующая активность кардиостимулятора возникает в области приема на каудальном конце первичной трубки, называемой венозным синусом. Эмбриональные клетки в венозном синусе характеризуются экспрессией HCN4, кодирующего гиперполяризованный калий / натрий-активируемый циклический нуклеотид-управляемый канал 4, ответственный за активируемый гиперполяризацией ток, необходимый для стимуляции ритма [37] .Сердечная трубка удлинена, поскольку производные от FHF и SHF предшественники кардиальных клеток быстро пролиферируют и дифференцируются в кардиомиоциты в ответ на NOTCH и передачу сигналов ретиноевой кислоты от эндокарда и эпикарда соответственно. Ретиноевая кислота, активное производное витамина А, модифицирует экспрессию критических генов для индукции дифференцировки кардиомиоцитов за счет индукции передачи сигналов фактора роста фибробластов [38] . NOTCH координирует сердечную спецификацию посредством взаимодействия с другими сигнальными путями, включая WNT и BMP [39] .

    3. Получение подтип-специфических кардиомиоцитов из плюрипотентных стволовых клеток человека

    Существует множество протоколов, позволяющих получать кардиомиоциты человека из hiPSC [40] . Такие подходы включают использование факторов роста, малых молекул, генетических манипуляций и биофизических сигналов как в однослойных, так и в трехмерных (3D) культурах [41] . Однако эти исследования обычно дают смешанные популяции предсердных, желудочковых и кардиомиоцитов, подобных кардиостимуляторам [42] [43] [44] .Смешанные подтипы кардиомиоцитов могут искажать врожденную клеточную физиологию, смешивать фенотипы заболевания и ставить под угрозу терапевтические эффекты трансплантированных кардиомиоцитов для регенерации сердечной ткани [37] . Соответственно, на переднем крае сердечной инженерии стоит способность генерировать кардиомиоциты, специфичные для подтипа, для точного изготовления кардиомиоцитов, полученных из предсердий, желудочков и кардиостимуляторов, индуцированных человеческими плюрипотентными стволовыми клетками (hiPSC). Недавние исследования показали, что подтип-специфические кардиомиоциты из hiPSCs могут быть созданы путем имитации развития камеры сердца эмбриона [45] [46] .Эти стратегии сфокусированы на манипулировании критическими онтогенетическими сигнальными путями кардиогенеза, в частности, WNT, NOTCH и сигнальными путями ретиноевой кислоты (Table 1) [47] . Передача сигналов NOTCH жизненно важна для спецификации и морфогенеза желудочковых кардиомиоцитов. Более того, NOTCH регулирует спецификацию коронарных сосудов и является первичным модулятором артериовенозной спецификации во время развития сосудов [48] . Путь передачи сигналов NOTCH состоит из двух семейств мембраносвязанных лигандов, Jagged1 и 2, и дельта-подобных (DLL) 1, 3 и 4, которые связываются с четырьмя трансмембранными рецепторами, NOTCH 1–4, соседней клетки [ 49] .Взаимодействие лиганда с этими рецепторами инициирует каскад протеолитических расщеплений, включая протеолитическое расщепление-γ-секретазой, ведущее к высвобождению внутриклеточного домена NOTCH из клеточной мембраны и последующей транслокации в ядро ​​ [50] . В ядре внутриклеточный домен NOTCH реагирует с супрессором рекомбинирующего связывающего белка безволосого белка, приводя к изгнанию корепрессорного комплекса гистондеацетилазы, тем самым давая начало активационному комплексу [51] .Кроме того, Mastermind-подобный протеин 1 и гистонацетилтрансфераза рекрутируются на сайт, активируя транскрипцию генов-мишеней NOTCH, таких как основные репрессоры транскрипции спираль-петля-спираль HEY1 (волосатый / энхансер-расщепления, связанный с белком мотива YRPW 1 ) и HEY2 (волосатый / энхансер расщепления, связанный с мотивом белка 2 YRPW). Активация этих генов-мишеней NOTCH приводит к развитию камеры желудочков и пространственному расположению кардиомиоцитов в миокарде [39] .Недавние исследования продемонстрировали, что передача сигналов ретиноевой кислоты может способствовать специфической для предсердий дифференцировке hiPSCs посредством активации фактора транскрипции COUP-TFII [52] . Напротив, недостаток ретиноевой кислоты связан с желудочковой дифференцировкой [45] . В частности, ретиноевая кислота помогает в специфической для предсердий / желудочков дифференцировке hiPSC во время ограничительного временного окна, продолжающегося мезодермы [47] [53] .Более того, опосредованная ретиноевой кислотой камерная дифференцировка hiPSCs зависит от отдельной популяции предшественников мезодермы. Различные концентрации BMP4 и активина A индуцируют две популяции мезодермы, характеризующиеся уникальными маркерами клеточной поверхности, то есть CD235a + CYP26A1 + и RALDh3 + ALDH +, которые генерируют кардиомиоциты желудочков и предсердий соответственно. Во время дифференцировки hiPSC передача сигналов ретиноевой кислоты будет эффективно приводить к возникновению кардиомиоцитов предсердий в предшественниках RALDh3 + ALDH + мезодермы.Для сравнения, отсутствие передачи сигналов ретиноевой кислоты будет генерировать кардиомиоциты желудочков в предшественниках CD235a + CYP26A1 + [47] . Кроме того, передача сигналов ретиноевой кислоты в сочетании с WNT и BMP направляет дифференцировку клонов гладких мышц сосудов и сердечных фибробластов от hiPSCs. Более того, комбинированное лечение передачи сигналов RA и BMP направляет дифференцировку hiPSC в сторону кардиомиоцитов, подобных пейсмекерам [54] . Интересно, что ингибирование передачи сигналов COUP-TFII устраняет эффект репрессии на передачу сигналов NOTCH, тем самым косвенно способствуя дифференцировке желудочков [52] .Ингибирование передачи сигналов ретиноевой кислоты косвенно продвигает сердечных предшественников к желудочноподобному подтипу [45] . Кроме того, комбинированное лечение с использованием BMP4, активина А и ингибитора сигнального пути WNT высокоэффективно при стимулировании спецификации подтипа желудочков hiPSC при дифференцировке кардиомиоцитов [55] . Производство кардиомиоцитов, подобных пейсмекеру, из hiPSCs также достигалось путем зеркалирования эмбрионального пейсмекера. спецификация происхождения. Синоатриальные клетки происходят из TBX18 + NKX2.5- предшественники мезодермы, что отличает их от камер-специфичных кардиомиоцитов и других компонентов CCS [56] . Индукция кардиомиоцитов, подобных кардиостимуляторам, с использованием переходных стадий-специфических воздействий на передачу сигналов FGF и BMP с сопутствующим ингибированием передачи сигналов Wnt продуцировала относительно чистые популяции кардиомиоцитов, подобных кардиостимуляторам [57] . Однако совсем недавно Ren et al. [58] продемонстрировали, что каноническая передача сигналов Wnt направляет подобную пейсмекеру спецификацию дифференцирующихся кардиомиоцитов, происходящих из hiPSC.Передача сигналов Wnt способствовала усилению экспрессии специфичных для водителя ритма генов, таких как SHOX2, HCN4, ISL1, TBX3 и TBX18, с одновременным снижением экспрессии NKX2.5. Кардиомиоциты, активированные Wnt, демонстрируют менее отрицательные мембранные потенциалы покоя, соответствующие электрофизиологическим свойствам нативного кардиостимулятора, тем самым функционально поддерживая генетические изменения. Более того, Wnt-активированные hiPSC-производные кардиомиоциты, подобные пейсмекерам, усиливали стимуляцию биоинженерных моделей «мини-сердца». Точно так же Protze, Liu, Nussinovitch, Ohana, Backx, Gepstein and Keller [54] также использовали трансген-независимый метод для получения кардиомиоцитов, подобных пейсмекеру, из hiPSCs и эмбриональных стволовых клеток человека путем специфичного для стадии изменения сигнальных путей развития.Более конкретно, передача сигналов FGF ингибировалась на стадии развития, соответствующей индукции сердечной мезодермы, и были активированы пути передачи сигналов BMP и ретиноевой кислоты. Следовательно, развитие кардиомиоцитов NKX2.5 + было искоренено, тем самым направляя дифференцировку кардиомиоцитов в сторону специфического для кардиостимулятора клона. Электрофизиологический анализ показал, что большинство (90%) кардиомиоцитов, специфичных для кардиостимулятора, имели характерные потенциалы действия кардиостимулятора, характерные для нативных кардиомиоцитов кардиостимулятора, что свидетельствует о типичных профилях ионного тока кардиостимулятора.Примечательно, что при трансплантации в сердце крысы биотехнологические кардиомиоциты функционировали как биологические кардиостимуляторы, способные изменять ритм сердца хозяина. Трансгенные подходы к созданию кардиомиоцитов, подобных пейсмекеру, из hiPSCs включают принудительную экспрессию SHOX2, TBX3 и TGF-бета-активированной киназы [59] [60] [61] . В качестве альтернативы, нативные клеточные взаимодействия могут быть воспроизведены в vivo, чтобы помочь дифференциации подтипов и предоставить альтернативный протокол для получения кардиомиоцитов, подобных кардиостимуляторам.Schweizer, Darche, Ullrich, Geschwill, Greber, Rivinius, Seyler, Müller-Decker, Draguhn, Utikal, Koenen, Katus and Thomas [62] сгенерировали кардиомиоциты, специфичные для кардиостимуляторов hiPSC, путем совместного культивирования hiPSCs с висцеральными эндодермами ( END-2) клеток в течение десяти-двенадцати дней с образованием агрегатов бьющихся клеток. Затем агрегаты бьющихся клеток выделяли и переносили в среду, обогащенную фетальной бычьей сывороткой, для дальнейшего культивирования в течение шести недель. Интересно, что выражения HCN1, HNC4, NCX1, Ca v 1.2 и Ca v 1,3 внутри кластеров биений были подобны или выше, чем у синоатриальных узловых клеток человека. Измерения потенциала действия клеток, выделенных из кластеров, продемонстрировали преимущественно узловой тип (63,4%) с меньшим количеством конфигураций потенциала действия предсердного типа (36,6%) и отсутствие морфологии потенциала действия желудочков. Однако относительная экспрессия коннексина демонстрирует усиление индукции клона пейсмекеров, что демонстрируется четырехкратным увеличением уровней Сх45 после дифференцировки.Кроме того, пульсирующие кластеры продемонстрировали постоянную и синхронизированную стимуляцию миоцитов желудочков новорожденных крыс в экспериментах по совместному культивированию. Хотя эти результаты помогают в создании кардиомиоцитов, специфичных для подтипа, полученных из hiPSC, клиническое применение этих методов остается ограниченным, поскольку они дают смешанные кардиомиоциты подтипа: населения. Более того, вышеупомянутые протоколы производят кардиомиокты с относительно незрелой структурой и функцией, чем их нативные аналоги. Дальнейшее усовершенствование генерации кардиомиоцитов, специфичных для подтипа, обещает продвинуть трансляционные применения полученных от пациентов hiPSCs для моделирования заболеваний, открытия / токсичности лекарств и регенеративной медицины.
    Таблица 1. Обзор протоколов для генерации подтип-специфичных кардиомиоцитов, включающих манипулирование сигнальными путями сердечного развития.

    Запись из 10.3390 / ijms22063005

    .