小鼠心脏低温保存24小时对心肌细胞电机械功能、微结构和基因表达的完整保护作用

本研究针对心脏研究中需立即分离心肌细胞导致的实验灵活性差、动物使用量增加等问题，开发了一种简单的心脏低温保存方案。研究人员通过系统评估24小时低温保存对小鼠左心室心肌细胞结构、电生理、Ca2+信号、兴奋-收缩耦联和基因表达的影响，证实延迟分离可保持细胞功能完整性。这一发现为跨实验室合作提供了新思路，有望减少转基因动物繁殖数量，具有重要的伦理和经济意义。

　　

在心脏研究领域，获取高质量的心肌细胞一直是科学家们面临的挑战。传统观点认为，心肌细胞必须在心脏摘除后立即分离，否则会导致细胞功能快速退化。这一观念严重限制了实验安排的灵活性，使得研究人员不得不牺牲大量实验动物，特别是昂贵的转基因动物模型。更令人困扰的是，这种时间敏感性阻碍了不同研究机构间的样本共享与合作，导致相同实验在不同实验室重复进行，不仅增加了研究成本，也引发了伦理方面的担忧。

Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg和University Medical Centre Hamburg-Eppendorf的研究团队在《Basic Research in Cardiology》发表的研究，对这一传统观念提出了挑战。他们开发了一种简单的心脏低温保存方案，系统评估了24小时延迟分离对小鼠左心室心肌细胞各项功能指标的影响。这项研究为解决上述问题提供了重要线索。

研究人员采用了几项关键技术：通过Langendorff灌流系统进行心肌细胞酶解分离；使用Di-8 ANEPPS染色和共聚焦显微镜分析横向-轴向小管系统(TATS)；全细胞膜片钳技术记录动作电位和K⁺电流；Fura-2 Ca²⁺成像评估细胞内Ca²⁺信号；同时运用RNA测序分析基因表达变化。研究对象包括正常C57BL/6N小鼠和心肌梗死模型小鼠的心脏。

研究结果部分，多个关键发现值得关注：

在"细胞损伤与低温保存"部分，通过测量肌钙蛋白T释放量，证实24小时保存期内心肌细胞损伤小于0.5%，为后续功能研究奠定了基础。

"横向-轴向小管系统"分析显示，低温保存24小时后，TATS的密度、规则性和细胞内分布距离等参数与对照组无显著差异。这一发现尤为重要，因为TATS的完整性直接影响兴奋-收缩耦联效率。

"电生理学"研究结果表明，24小时保存后的心肌细胞动作电位形态、持续时间以及K⁺电流(I_to、I_K和I_K1)的特征均得以保留，证实了细胞电生理特性的稳定性。

在"Ca²⁺成像与收缩分析"中，研究人员发现保存后的心肌细胞Ca²⁺瞬变幅度、动力学参数以及收缩功能在1-4Hz起搏频率下与新鲜分离细胞相当，表明兴奋-收缩耦联机制未受明显影响。

"线粒体功能评估"通过TMRM/MTG信号比证实，保存后的心肌细胞线粒体膜电位和功能状态保持良好，为细胞能量代谢提供了保障。

"RNA测序"分析仅检测到128个差异表达基因，且主要与免疫细胞功能相关，而心肌细胞结构和功能相关基因表达谱保持稳定，从分子水平支持了功能研究的发现。

特别值得注意的是，研究团队还将这一方法应用于心肌梗死模型，成功实现了心脏样本的异地运输和后续分析，验证了该方案在实际研究中的可行性。

这项研究的结论具有多重意义：首先，它推翻了心肌细胞必须立即分离的传统观念，证实24小时低温保存不会显著影响细胞结构和功能；其次，这一发现将极大提高实验安排的灵活性，减少研究人员的工作压力；最重要的是，它为跨机构合作提供了技术基础，有望显著减少实验动物使用量，特别是昂贵的转基因动物品系。从长远来看，这种简单经济的保存方案可能推动心脏研究领域的资源共享与合作创新，对促进科研伦理和降低研究成本都具有积极意义。