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为探究神经酰胺（ceramide）在心肌细胞（CMs）缺血 / 再灌注（IR）损伤中的作用及降低其水平的影响，研究人员以人诱导多能干细胞（hiPSC）来源的 CMs 为模型进行研究。结果表明，抑制神经酰胺合成可降低细胞内 Ca2+浓度，改善线粒体功能，减轻 IR 损伤。该研究为治疗 IR 损伤提供了新方向。
在心血管疾病的治疗中，心肌缺血后的再灌注治疗虽能恢复血液循环，但却会引发 “再灌注损伤” ，这一现象如同 “按下葫芦浮起瓢”，给治疗带来了极大的困扰。目前，对于再灌注损伤的机制尚未完全明晰，且缺乏有效的治疗手段，尤其是在人体研究方面存在诸多空白。为了攻克这一难题，来自德国 Friedrich-Schiller-University 的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》杂志上。
研究人员利用人诱导多能干细胞（hiPSC）技术，将人包皮成纤维细胞重编程为 hiPSC，并进一步分化为心肌细胞（CMs）。通过建立体外缺血 / 再灌注（IR）损伤模型，模拟体内心肌缺血再灌注的过程。同时，使用转基因小鼠模型，在小鼠心肌细胞中过表达 CerS2 基因，以探究神经酰胺在体内的作用。
在研究过程中，主要运用了以下关键技术方法：一是细胞重编程与分化技术，获取 hiPSC 并使其分化为 CMs；二是构建体外 IR 损伤模型，对 CMs 进行缺氧和复氧处理；三是使用转基因小鼠模型，研究基因过表达对心肌组织的影响；四是多种检测技术，如免疫荧光染色、实时聚合酶链反应（qPCR）、蛋白质免疫印迹（Western blot）等，用于检测细胞和组织的相关指标变化。
研究结果如下：
- 细胞系的成功构建与分化：成功将人包皮成纤维细胞重编程为具有多能性的 UKJi005-A 细胞系，并证实该细胞系可高效分化为成熟的 CMs，这些 CMs 具备典型的心肌细胞结构和功能特征，如有序的肌原纤维排列、特定心肌标志物的高表达以及良好的线粒体功能等。
- IR 损伤对 CMs 的影响：IR 损伤导致 CMs 活力显著下降，细胞凋亡明显增加。通过实验检测发现，IR 损伤后 CMs 内 Ca2+浓度和线粒体超氧化物水平显著升高，同时与细胞凋亡相关的基因（如 caspase-3、Bax 等）表达上调，抗凋亡基因 BCL-2 表达下调 。
- 神经酰胺在 IR 损伤中的作用：IR 损伤后，CMs 中神经酰胺合成相关基因（如 CerS2、CerS4 等）表达显著增加，总神经酰胺以及长链和超长链神经酰胺水平也明显上升。这表明神经酰胺在 CMs 的 IR 损伤中起着重要作用。
- 抑制神经酰胺合成的效果：使用神经酰胺合成抑制剂 fumonisin B1（FB1）处理后，IR 损伤的 CMs 中神经酰胺水平显著降低，细胞内 Ca2+浓度下降，线粒体功能得到改善，细胞活力明显提高。这说明抑制神经酰胺合成有助于减轻 IR 损伤对 CMs 的损害。
- 体内实验验证：在转基因 α-MHC-CerS2 小鼠模型中，过表达 CerS2 基因使心脏组织中长链和超长链神经酰胺水平显著升高，进而导致心脏组织出现炎症反应增强、胶原沉积增加、细胞凋亡增多等病理变化。这进一步证实了神经酰胺在心脏疾病发生发展中的重要作用。
研究结论和讨论部分指出，该研究成功建立了基于 hiPSC 来源 CMs 的体外 IR 损伤模型，为研究 IR 损伤的分子机制提供了有力工具。研究结果表明，降低再灌注损伤中升高的神经酰胺水平，可通过降低细胞内 Ca2+浓度，显著改善 CMs 的线粒体功能和细胞活力，这为寻找 IR 损伤的新调节因子提供了可能。同时，体内实验也证实了神经酰胺在心脏组织的炎症反应、纤维化和细胞凋亡过程中起着关键作用。然而，研究也存在一定局限性，如未在严格缺血条件下测量缺血的结果。总体而言，该研究为深入理解神经酰胺与 IR 损伤之间的关系奠定了基础，提示神经酰胺抑制剂有望成为治疗 IR 损伤的重要靶点，为心血管疾病的治疗开辟了新的方向，具有重要的理论和临床意义。
