过氧化氢（H2O2）是稳定活性氧，长期被认为参与脂肪细胞胰岛素信号转导，但其介导胰岛素心脏效应的作用未知。本研究调查 H2O2 在激活胰岛素依赖性心肌细胞代谢和收缩通路中的作用，并研究胰岛素依赖性 H2O2 生成来源。除经典代谢作用外，胰岛素还抑制 β 肾上腺素能诱导的心肌收缩力增加。过氧化氢酶和 NADPH 氧化酶（NOX）抑制剂...
3′,5′-环腺苷酸（cAMP）是调节心脏功能的重要第二信使，其作用具有明确的亚细胞微区室特异性。近年来，借助先进的生化与生物物理技术，研究者对区室化 cAMP 信号及其与心脏疾病的关系获得了更深入的机制认识。本迷你综述总结了该领域最新进展，并综合不同研究数据，构建目前已发现的心肌细胞 cAMP 微区室在代偿性心脏肥大和慢性心力衰竭...
转基因小鼠在现代生物医学研究中具有重要作用，不仅可用于解析特定基因和蛋白功能，还可作为表达荧光生物传感器的工具，在活细胞中实时报告第二信使水平和生化过程。本章提供构建质粒载体并生成表达FRET生物传感器的转基因小鼠的详细方案。该传感器为基于Förster共振能量转移（FRET）的cAMP生物传感器Epac1-camps，由cAMP结...
发育心肌细胞的核心特性是能够自发跳动，但其机制是否类似成人心脏尚未直接验证。本研究在人诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPS-CM）和大鼠新生心肌细胞（rN-CM）中，通过全细胞/穿孔膜片钳和二维共聚焦成像，比较肌浆网与线粒体钙信号及If通道对自发节律的贡献。结果显示：两类细胞在24℃下均自发跳动（60–140次/分）；将膜电位钳制在...
心脏钾通道通过设定静息膜电位并决定动作电位形态与持续时间，维持心脏正常电活动。阻断快速（IKr）和慢速（IKs）延迟整流钾电流的药物被广泛用作III类抗心律失常药；选择性靶向超快速延迟整流电流（IKur）和乙酰胆碱门控内向整流电流（IKAch）的药物在房颤治疗中显示疗效。为满足新型抗心律失常药需求，需开发新的钾通道药物发现方法，并利...
小分子配体激活的G蛋白偶联受体通常被认为在反复或持续刺激后数分钟内通过受体磷酸化和内化迅速脱敏，这与许多长期细胞和生理反应相矛盾。本研究利用基于FRET的cAMP生物传感器进行活细胞成像，并结合心肌细胞收缩实验，发现儿茶酚胺激活的β1肾上腺素能受体（β1AR）在原代心肌细胞和神经元中持续刺激腺苷酸环化酶（AC）合成第二信使cAMP，...
3',5'-环磷酸鸟苷（cGMP）是调节心肌收缩力并保护心脏免于病理性肥厚的重要第二信使，但成体心肌细胞中 cGMP 浓度低且区室化，缺乏实时成像手段。本研究构建心肌细胞特异性表达高敏胞质 FRET 型 cGMP 生物传感器 red cGES-DE5 的转基因小鼠，并首次在完整成年小鼠心室肌细胞中完成 cGMP 的 FRET 测量。...
肌醇1,4,5-三磷酸（InsP3）信号在心肌细胞中的作用尚未完全阐明，但被认为与触发活动倾向增加有关。本研究旨在确定 InsP3 受体如何将 Ca2+ 释放转化为质膜去极化并导致心律失常样活动。作者采用胚胎干细胞来源心肌细胞（ESdCs）作为模型，因其自发电活动依赖 InsP3 介导的 Ca2+ 释放。利用 FRET 型 InsP...
一氧化氮（NO）和过氧化氢（H2O2）均在心肌细胞内合成，并参与心血管反应调控，但二者在心肌细胞信号中的相互关系尚不清楚。成年小鼠心肌细胞是研究活性氧与活性氮受体调控信号的重要模型，但培养存活时间短且蛋白量有限。本文利用化学传感器和生物传感器开展成年心肌细胞内 H2O2 与 NO 的活体成像研究，详细描述了适合成像的心肌细胞分离与培...
连续监测心肌细胞乳酸生成对心肌能量代谢及心肌缺氧/缺血诊断治疗具有重要意义。本研究报道了一种基于脱氢酶的电化学生物传感器与负压驱动培养液采样联用，用于连续监测心肌缺氧后新生大鼠心肌细胞胞外乳酸生成。为消除缺氧引起 pH 变化对传感器响应的影响，并补充乳酸脱氢酶（LDH）反应所需烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）辅因子，将含 NAD+ ...
一氧化氮（NO）和过氧化氢（H2O2）均在心肌细胞内合成，并参与心血管信号调节。心肌细胞同时表达内皮型一氧化氮合酶（eNOS）和神经型一氧化氮合酶（nNOS），但两种酶在心肌信号中的差异作用以及活性氧与活性氮物种之间的互作仍不清楚。作者利用新开发的 NO 化学传感器 Cu2(FL2E) 检测野生型、eNOS 敲除和 nNOS 敲除小...
钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII）是心脏细胞内信号转导的关键介质，但现有工具难以在活心肌细胞中动态评估其定位与激活状态。本研究采用新型荧光共振能量转移（FRET）生物传感器 Camui，其全长 CaMKII 两端分别融合 CFP 和 YFP，用于在兔心室肌细胞中测量 CaMKII 激活状态。结果显示，Camui 及其缺失...
第二信使cAMP依赖性蛋白激酶A（PKA）在多种细胞和生理反应中发挥重要作用。在心肌细胞肌浆网（SR）上，PKA调控兴奋–收缩耦联中的钙循环，其功能异常与心力衰竭等多种心脏病相关。本研究开发了一种新型基于荧光共振能量转移（FRET）的A激酶活性生物传感器SR-AKAR3，用于直接可视化SR上的PKA动态。肾上腺素能受体激活可诱导SR...
本研究将人胚胎干细胞（hESC）来源心肌细胞用于药物诱导心脏毒性检测的生物传感器体系，以替代啮齿动物细胞或细胞系，提高毒理学相关性。作者证明，当心肌细胞暴露于已知心脏活性药物多柔比星时，会释放可检测水平的两种临床关键心脏生物标志物：心肌肌钙蛋白T（cTnT）和脂肪酸结合蛋白3（FABP3）。释放过程通过表面等离子共振（SPR）免疫生...
心肌细胞中部分受体激活可通过刺激cAMP产生调节蛋白激酶A（PKA）依赖反应，且cAMP产生可能局限于离散胞内区室。作者此前建立区室化cAMP信号计算模型，可重现β1肾上腺素能和M2毒蕈碱受体介导的cAMP变化发生在与PKA信号相关的微区室，但模型提示细胞大部分胞质cAMP浓度可能高于PKA信号区室。本研究使用由Epac2-camp...