استرس مکانیکی و تحریک الکتریکی قابلیت انقباضی و بلوغ قدرت بافت قلبی انسانی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی را افزایش می دهد

تاریخ انتشار: چهارشنبه 19 آبان 1395 | امتیاز: Article Rating

زمینه:

مهندسی بافت، تولید بافت قلبی انسانی دارای عملکرد با استفاده از سلول های تولید شده آزمایشگاهی در ترکیب با مواد زیست سازگار را مقدور می سازد. کاردیومیوسیت های مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی(hiPSC) منبع سلولی را برای مهندسی بافت قلبی ارائه می دهد؛ با این حال؛ عدم بلوغ آن ها کاربردهای  بالقوه آن ها را محدود می کند. در اینجا به مطالعه اثر شرایط مکانیکی و تحریک الکتریکی روی بلوغ بافت قلبی مشتق از hiPSC پرداختیم.

روش ها:

کاردیومیوسیت های مشتق از hiPSCها برای تولید بافت قلبی انسانی زیست مهندسی شده مبتنی بر کلاژن استفاده شد. سازه های بافتی زیست مهندسی شده تحت استرس های مکانیکی و محرک های الکتریکی مختلفی قرار گرفتند.

نتایج: میوکاردیوم انسانی مهندسی شده ارتباط نیرو- طول نوع فرانک استارلینگ را نشان دادند. بعد از دو هفته شرایط استرس پایا، میوکاردیوم مهندسی شده افزایشی را در انقباض (0.63±0.10mN/mm2 vs 0.055±0.009mN/mm2 برای عدم استرس)، سفتی کششی، کشیدگی سازه و اندازه سلول را نشان دادند. هم چنین شرایط استرسی بیان SERCA2 را افزایش داد گه با ارتباط فرکانس-نیروی کمتر منفی مرتبط بود. زمانی که محرک الکتریکی با شرایط استرس مکانیکی ترکیب شد، بافت افزایش اضافی را در تولید نیرو (1.34±0.19 mN/mm2)، بدون تغییر در کشیدگی سازه یا اندازه سلول نشان داد که بلوغ تحریک پذیری- انقباض را نشان می دهد. در حمایت این تفکر، ما دریافتیم بیان RYR2  و SERCA2 بوسیله ترکیب استرس استاتیک و محرک الکتریکی افزایش می یابد.

بحث:

این مطالعات نشان می دهد که محرک الکتریکی و تحریک مکانیکی بلوغ ویژگی های ساختاری، مکانیکی و تولید نیرو در بافت قلبی مشق از hiPSC را افزایش می دهد.

Circulation. 2016 Oct 13. pii: CIRCULATIONAHA.114.014998. [Epub ahead of print]

Mechanical Stress Conditioning and Electrical Stimulation Promote Contractility and Force Maturation of Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Human Cardiac Tissue.

Ruan JL1, Tulloch NL2, Razumova MV1, Saiget M3, Muskheli V3, Pabon L3, Reinecke H3, Regnier M1, Murry CE4.

Abstract

BACKGROUNDS:

-Tissue engineering enables the generation of functional human cardiac tissue using cells derived in vitro in combination with biocompatible materials. Human induced pluripotent stem cell (hiPSC)-derived cardiomyocytes provide a cell source for cardiac tissue engineering; however, their immaturity limits their potential applications. Here we sought to study the effect of mechanical conditioning and electrical pacing on the maturation of hiPSC-derived cardiac tissues. METHODSS: -Cardiomyocytes derived from hiPSCs were used to generate collagen-based bioengineered human cardiac tissue. Engineered tissue constructs were subjected to different mechanical stress and electrical pacing conditions. RESULTSS: -The engineered human myocardium exhibits Frank-Starling-type force-length relationships. After 2 weeks of static stress conditioning, the engineered myocardium demonstrated increases in contractility (0.63±0.10 mN/mm2 vs 0.055±0.009 mN/mm2 for no stress), tensile stiffness, construct alignment, and cell size. Stress conditioning also increased SERCA2 expression, which correlated with a less negative force-frequency relationship. When electrical pacing was combined with static stress conditioning, the tissues showed an additional increase in force production (1.34±0.19 mN/mm2), with no change in construct alignment or cell size, suggesting maturation of excitation-contraction coupling. Supporting this notion, we found expression of RYR2 and SERCA2 further increased by combined static stress and electrical stimulation.

CONCLUSIONS:

-These studies demonstrate that electrical pacing and mechanical stimulation promote maturation of the structural, mechanical and force generation properties of hiPSC-derived cardiac tissues.

PMID: 27737958
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان