当前位置： 心肌囊肿专科治疗医院 >> 心肌囊肿症状 >> 客户成就丨心肌细胞的细胞骨架在心脏疾病中
宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院生理学系，年Prosser实验室
BenProsser博士（后排右数第三位）是宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院生理学系的一名副教授。其实验室的研究重点是心肌生物力学，更具体的说是研究心肌细胞的细胞骨架是如何影响心脏结构和细胞能力，以感知和响应不断变化的机械力。
BenProsser博士与SelectScience和蔡司分享了近期发表在《Science》杂志上的心肌生物力学研究文献Prosser博士团队近期公布的研究结果表明，心肌细胞（cardiomyocytes）的细胞骨架对心脏力学及心肌收缩力产生了相当大的影响。研究小组展示了心肌细胞中的微管，一般被认为是不易弯曲的棒状结构，在心脏细胞收缩时能够发生动态的巨大几何位移，这些结构实际上更类似于弹簧的原理。该团队也展示了对微管做某些具体修改能够影响心肌细胞跳动及其对变化的机械力的响应。这些改动能够影响心脏力学并体现微管功能在心脏疾病病理学中所发挥的重要作用，也可作为心脏疾病的潜在治疗靶点。
先进的微管网络结构活细胞成像
用荧光探针和共聚焦显微成像令心肌细胞的微管网络结构可视化相对比较简单，但是在心肌收缩期间却无法捕获微管网络的运动过程。由于这些动态变化是在小于ms的短暂时间内发生在直径约25nm的微管上，因此，捕获这些图像需要极高的空间和时间分辨率。正如Prosser博士所说的那样，“蔡司LSM对我们来说至关重要。”其超高分辨率拥有更大的成像视野，兼顾高信噪比。新增的快速采集模式在快速成像的同时保持了高信噪比，能够在心跳时监测到微管网络的动态情况。团队对微管结构内部的动态变化有浓厚的研究兴趣，他们利用LSMwithAiryscan的快速采集模式追踪不断跳动的心脏细胞中微管结构的生长和收缩情况，以观察判断这些动态变化是如何对微管网络产生影响的。在伴随血压升高和心肌细胞拉伸增强的心脏疾病中，细胞骨架的组装和密度与正常情况相比差异显著。通过使用Airyscan快速扫描模式，Prosser博士的团队现在可以在单细胞层面进行此类研究，并验证对细胞骨架网络所产生的影响是如何影响心跳的。
以微管网络结构变化作为心脏疾病的生物标志
研究团队调查了不同病因和严重程度的心脏病病患心肌组织样本，并根据这些样本微管中发生的变化做了筛选。结果显示微管网络的僵硬度与疾病发展存在着很强的联系。微管僵硬度的增加会给患者的心肌收缩功能造成更大损害，并使心脏疾病恶化。研究小组现计划针对这些细胞中的细胞骨架，从药物和基因角度研究减轻微管僵硬程度以期改善病患的心脏细胞收缩功能。该计划若能得到明确证实，将十分具有治疗潜力。
未来研究计划
Prosser博士的实验室目前正与宾夕法尼亚大学KenMargulies教授合作研究利用心脏病患者心肌细胞中的诱导性多能干细胞（iPSCs），建立心脏的类器官模型。这些类器官可用于心肌细胞功能评估，包括人体组织模型中的细胞骨架结构情况。根据患者的不同心脏疾病类型建立类器官有助于个性化用药，从而达到治疗效果。根据不同的患者表型，可选择不同的类器官。例如，有些患者的症状表明可以通过细胞骨架改善心脏功能，而其他的患者症状则显示这种方法对其没有治疗效果，需使用其他治疗方案。Prosser博士解释说，“我们的研究工作从综合学科研究方法中受益匪浅；我们利用多种不同的工具，获取、改造人体样本，包括利用iPSC技术和成像方面取得的进展。通过将多种专业技术与先进工具手段相结合，探索感兴趣的问题，获得真正的受益，这里将成为最适合进行科学研究的地方。”将先进的技术应用到源自患者的细胞学研究上，可提供更多平移模型，对心脏疾病的病理机制提出更深入的见解，从而最终研究出更有效的治疗方法。
▼点击阅读原文，了解在刊物《Science》杂志上的文献：心肌收缩过程中微管去酪氨酸化所表现的弯曲与负荷情况。
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