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Nature Biomedical Engineering (2023) Cita questo articolo 1497 Accessi 111 Altmetric Metrics dettagli Lo studio della fisiologia cardiaca è ostacolato dalle differenze fisiologiche tra uomo e uomo

Nature Biomedical Engineering (2023) Citare questo articolo

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Lo studio della fisiologia cardiaca è ostacolato dalle differenze fisiologiche tra gli esseri umani e i modelli di piccoli animali. Qui riportiamo la generazione di organoidi cardiaci umani vascolarizzati autodidattici multicamera formati sotto stress anisotropo e la loro applicabilità allo studio dell'aritmia cardiaca. I sensori incorporati negli organoidi cardiaci hanno consentito la misurazione simultanea del consumo di ossigeno, dei potenziali di campo extracellulare e della contrazione cardiaca a risoluzioni superiori a 10 Hz. Questo sistema microfisiologico ha rivelato cicli respiratori cardiaci di 1 Hz che sono accoppiati all’attività elettrica piuttosto che meccanica dei cardiomiociti. Questo accoppiamento elettro-mitocondriale era guidato dalle oscillazioni del calcio mitocondriale che guidavano i cicli respiratori. L'inibizione farmaceutica o genetica di questo accoppiamento provoca un comportamento aritmogenico. Mostriamo che il mitoxantrone chemioterapico induce aritmia attraverso l'interruzione di questo percorso, un processo che può essere parzialmente invertito dalla co-somministrazione di metformina. I nostri sistemi cardiaci microfisiologici possono facilitare ulteriormente lo studio della dinamica mitocondriale dei ritmi cardiaci e far avanzare la nostra comprensione della fisiologia cardiaca umana.

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I dati di sequenziamento sono disponibili presso NCBI GEO, con il numero di accesso GSE234907. I dati per le figure sono forniti con questo documento. Tutti i dati a supporto dei risultati di questo studio sono disponibili all'interno del documento e delle sue informazioni supplementari. I dati di origine sono forniti con questo documento.

Il software di analisi personalizzato è disponibile su https://github.com/mohammadghosheh95/Heart-on-a-Chip.

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 0.05). Treatment with 25 μM of Nav channel inhibitor Tetrodotoxin (TTX) resulted in a complete loss of field potential generation, the coupled mechanical contraction (n = 3, p < 0.001), and a concurrent loss of oxygen oscillations (n = 3, p < 0.001). Middle represents mean of 3 biological repeats for each line; error bars,s.e.m. Significance was determined using a two-tailed nested t-test. e, Representative graph of the interstitial oxygen behaviours in ACS-1021 cardiac organoids following treatment with 25 μM of Nav channel inhibitor Tetrodotoxin (TTX). After 7 minutes of exposure to TTX, a complete loss of field potential generation occurs, coupled with decay in oxygen oscillations (n = 3). Graph was taken from Fig. 4l. Middle represents mean of 3 biological repeats for each line; error bars,s.e.m. Significance was determined using a two-tailed nested t-test./p>

 0.05). Cardiac organoid graphs were taken from Fig. 6e. Mean of 3 biological replicates; error bars,s.e.m. Significance was determined using two tailed t-test. c, Representative kinetic measurements of interstitial oxygen content and mean oxygen content analysis in porcine cardiac tissue exposed to DMSO (control), 10 μM of blebbistatin, 10 µM mitoxantrone, or 10 µM mitoxantrone, and 100 μM metformin (mitoxantrone + metformin). Analysis shows that blebbistatin does not change oscillation amplitude and oscillation frequency or mean oxygen content (n = 3, p > 0.05). Mitoxantrone-treated organoids show a decrease in oscillation amplitude and an increase in oscillation frequency, coupled with an increase in mean oxygen content (n = 3, p < 0.001). Metformin partly reverts these changes, increasing mean oxygen content by 29% (n = 3, p < 0.001). Porcine cardiac tissue graphs were taken from Fig. 8d. Mean of 3 biological replicates; error bars,s.e.m. Significance was determined using one-way ANOVA with Dunnett multiple comparison correction./p>