BIOMECHANIKU LIDSKÝCH KARDIOMYOCYTŮ DIFERENCOVANÝCH Z PLURIPOTENTNÍCH KMENOVÝCH BUNĚK LZE POPSAT S POMOCÍ MIKROSKOPIE ATOMÁRNÍCH SIL (AFM)

Kardiomyocyty diferencované z lidských kmenových buněk (SC-CMs) představují novou možnost pro studium srdeční biomechaniky na buněčné úrovni, model pro některá dědičná onemocnění srdce a potencionální terapeutickou strategii náhradou buněk.

Cílem práce bylo vytvořit metodu popisující mechaniku kontrakce SC-CMs, stanovit základní podmínky pro měření a ověřit možnost ovlivnění síly a frekvence s pomocí základních farmak. Mikroskopie atomárních sil umožňuje zobrazování s vysokým rozlišením, založené na kontaktu zobrazovaného vzorku s hrotem kantileveru o známé tuhosti a monitorování jeho pohybu v čase.

Soubor: Byly měřeny tělíska SC-CMs diferencované z lidských embryonálních
(hES; n=6) a indukovaných pluripotentních (hiPS; n=9) buněk ve formě embryonálních tělísek. Měření probíhalo 30 - 60 dní od zahájení diferenciace.

Metodika: Spontánně stahující se tělíska SC-CMs byla umístěna do Tyrodova
roztoku s kontrolovanou teplotou. Poloha kantileveru o tuhosti 0,06 N/m byla během kontaktu monitorována s frekvencí záznamu 50Hz. Byl sledován vliv selektivního blokátoru β1 receptoru metoprololu (c=70 μM), a isoproterenolu (neselktivní β agonista; c=1 mM,).
 
Výsledky: Pravidelná basální kontrakce (BC) byla u SC-CMs z hiPS rychlejší 74±7 a  tepů za minutu (bpm), než u hES 51±5 bpm (p<0.05).  Síla BC byla srovnatelná 39±9 nN  a 31±7 nN (p=NS). Metoprolol snížil frekvenci 23±6 bpm a silu na 13±3  p<0.01 u hiPS, u hES nebylo stejné snížení signifikantní. Isoproterenol zvýšil signifikantně frekvenci spontánní kontrakce 93±7 bpm u hiPS a  64±9 bpm u hES (oboje p<0.05), sílu kontrakce oproti BC nezvýšil 39±12 nN a 58±16 nN (p=NS).
 
Závěr: AFM je metoda umožňující opakovatelně sledovat frekvenci a sílu stahu kardiomyocytů a s pomocí farmak modelovat základní fyziologické situace pro změny těchto parametrů.

Podpořeno projekty GACR:GA13-19910S a FNUSA ICRC(CZ.1.05/1.1.00/02.0123)