不同来源的心脏组织可以同步“跳动”

MIPT和波恩大学的研究人员已经证明，不同来源的心脏组织可以同步收缩。在一系列实验中，他们首先将两只不同年龄的大鼠组织合并，然后将大鼠和小鼠组织合并。兴奋波成功地从一个组织传递到另一个组织，这从理论上意味着人工生长的心脏补丁可以与可兴奋的心脏组织相适应。这篇论文发表在生物材料科学．

MIPT可兴奋系统生物物理实验室的负责人康斯坦丁·阿格拉泽教授说:“人们现在才开始讨论心脏补丁的生长。问题是我们是否要追求这些工程植入组织结构，考虑到它们可能无法合并成一个可兴奋的组织心．我们解决这个问题的方法是，即使我们处理的是来自不同动物的细胞，更不用说仅仅是不同年龄的培养细胞，合并成一个可兴奋的组织确实是可能的。大鼠和小鼠这两个物种是有血缘关系的，但人类和猿类也是如此。”

修复心脏

心脏再生医学领域的研究人员对人工培养贴片的应用前景充满希望。理论上，一块人工培养的心脏组织可以用来修复因梗死而受损的心脏区域。然而，这从未在实验上实现过。移植的细胞在几天内死亡，几乎没有观察到改善。心脏组织的一个重要特性是，它能够对电信号做出反应，从而收缩。心脏组织实际上是允许心脏跳动的。到目前为止，尚不清楚一块培养的组织是否能与宿主心脏组织融合并正常工作。心肌收缩时，细胞之间必须传递电信号。但是，没有确凿的证据表明，将外来细胞植入心脏组织会导致与宿主细胞的电耦合，这是创建一个集成系统所必需的。如果没有耦合，那么培养的补丁在修复受损方面是无用的心脏组织．研究人员开始测试它是否可能用于电动汽车激在两个不同来源的组织之间传播为了做到这一点，他们在专门为这个实验设计的容器中培养心脏组织。

实验设计

研究人员设计了一个哑铃状的容器，由两个直径为5毫米的圆形隔间组成，由一条7毫米长的细通道连接。为了防止不同培养物的细胞相互混合，在通道中间插入了隔板。第一个细胞文化被播种到其中一个隔间里。然后，大约一个小时后，第二次培养的细胞被播种到另一个隔间。当容器两侧都充满细胞时，隔板被移除。这使得两个组织能够在分裂的地方合并。研究人员刺激其中一个组织，以观察兴奋波是否会传导到另一个组织组织．为了观察波的传播，他们在容器中引入了一种名为氟-4的荧光染料。激发波使这种化学物质发出可以用高灵敏度相机记录的光。

不同的组织

第一个实验以新生大鼠的心脏细胞为特征。原代培养的细胞首先被播种到一个隔室，然后，三天后，进入另一个隔室。这意味着这两个组织在发育过程中处于不同的阶段。尽管如此，当用电极刺激其中一个组织时，兴奋波会穿过并超越两个组织之间的边界。然后，研究人员决定用大鼠和小鼠这两种不同物种的细胞来复制实验结果。尽管激发波确实在两个组织中传播，但其速度在两种培养物中有所不同。

为了安全起见，这是进一步的测试

从理论上讲，没有被电极直接刺激的细胞可能会被电极的电场刺激。为了排除这种情况，研究人员进行了进一步的一系列实验。他们使用基因工程方法将一种名为通道视紫红质-2的光敏蛋白插入老鼠的细胞然后将它们暴露在光线下。尽管大鼠细胞对光不敏感，但当小鼠细胞被照射时，它们也会传导兴奋波。这最终证明了这两个不同的组织实际上是电耦合的。此外，个体在微观层面上证实了不同文化的同步性细胞进行了研究。

然而，应该注意的是，在两种培养物之间的边界处观察到某些特性，包括以某些频率穿过边界的激发波的部分阻塞。在种植心脏补丁之前需要解决的下一个问题是这些异常是否会增加心律失常的风险。