Molekylär och cellulär karakterisering av hjärtvävnad i postnatal utveckling

Att extrapolera farmakologiska och kirurgiska terapier från studier av vuxna (AD) till spädbarnspatienter (INF) är problematiskt eftersom kunskapen om cellulär elektrofysiologi och molekylärbiologi hos mänskliga INF-hjärtceller är begränsad. Forskarna har studerat utvecklingsskillnader hos kaninkammarceller och utökar nu dessa studier till förmaks- och kammarceller isolerade från AD, unga vuxna (YAD) eller INF-patienter.

Studiens mål är följande:

1. Utvecklingsskillnader i transient utåtgående ström av förmaksceller. Utredarna kommer att utöka sina studier till isolerade celler och vävnad från YADs (ålder 14-20). Dessutom har flera andra accessoriska beta-subenheter hittats i hjärtmyocyter och kan interagera med Kv-kanaler och reglera funktionen hos dessa kanaler. Studiegruppen kommer att bestämma relativa mängder av dessa förmodade regulatorer av humant atrial Ito för att avgöra vilka som korrelerar med utvecklingsförändringar i Ito-kinetiken.
2. Utvecklingsskillnader i amplitud och reglering av kalciumström i förmaksceller. Utredare antar att INF förmaksceller har tonisk hämning av adenylylcyklas (och därmed av ICa) medierad av hämmande G-proteiner, möjligen relaterad till konstitutiv aktivitet av adenosin A1-receptorn, och att de, jämfört med AD- eller YAD-celler, har större känslighet för inhibitorer av fosfataser och fosfodiesteraser, och att utvecklingsförändringar i basal ICa-amplitud och betasympatisk modulering korrelerar med hämmande G-proteinnivåer, receptorantal för M2- och A1-receptorer och konstitutiv hämmande aktivitet.
3. Modulering av kalciumtransienter i förmaksceller genom förändringar i AP-vågform och utvecklingsålder. Studiegruppen kommer att testa hypotesen att förlängning av den tidiga repolarisationsfasen av efterpotentialen (AP) ökar Ca2+-inträdet och att YAD-celler har snabbare borttagning av Ca2+ från cytoplasman än INF-celler och kommer att avgöra om Na-Ca2+-utbytesströmmen (INCX) ) är större i INF jämfört med AD- eller YAD-celler.
4. Utvecklingsskillnader i Ca-ström och transienter och kontraktilitet i ventrikulära celler. Utredare föreslår att INF-celler och vävnad har lägre basal ICa, lägre styrka för Isoproterenol-stimulering, högre nivåer av Gialpha3- och A1-receptorer, större hämmande styrka för adenosin och tonisk hämning av ICa. Vi föreslår också att YAD-cellerna har lägre nivåer av NCX och lägre INCX, högre nivåer av SERCA och snabbare avlägsnande av Ca2+ från cytoplasman. Tidigare djurstudier har indikerat olika utvecklingsförändringar i hjärtceller. Vi kommer specifikt att studera mänskliga postnatala utvecklingsförändringar i Ito, reglering av ICa och intracellulära Ca2+ transienter.
5. Strukturell, funktionell och metabolisk mognad av hPSC-CM. Utredare föreslår att kombinationer av 3D-hjärtsfärer med flera miljösignaler för att förbättra vägen för mitokondriell fettsyraoxidation (FAO eller beta-oxidation) kommer att främja funktionell och metabolisk mognad av hPSC-CM och generera en mer kliniskt relevant modell. använda vävnadsteknik kombinerat med farmakologiska medel för att reglera signaler som är involverade i FAO-metabolism och lämplig tillväxtfaktor och hormonell signalering som efterliknar mikromiljön för mognad av CM.