基于标记物的代谢学,用于在3D微容器上芯片模型中分析氧化代谢物

科学领域:

• 生物化学 生物化学
• 血管生物学 血管生物学
• 代谢学 代谢学 代谢学

背景情况:

• 在心血管疾病中常见的内皮功能障碍涉及氧化 (NO) 生物可用性降低.
• 目前的二维细胞培养缺乏生理层切割应力,这对于调节内皮氧化合成酶 (eNOS) 至关重要.

研究的目的:

• 开发和应用一种基于追踪器的代谢学方法来量化NO合成.
• 在2D和3D内皮细胞模型中研究液体流对NO代谢参数的影响.
• 为了比较2D静态培养与3D流量模型的适用性,用于研究内皮功能障碍.

主要方法:

• 使用基于追踪剂的代谢学方法,使用标记为L-氨酸的稳定同位素 (¹³C₆,¹⁵N₄-L-氨酸) 来追踪NO合成.
• 使用质谱法 (MS) 测量下游代谢物L-Citrulline (¹³C₆,¹⁵N₃) 和L-Ornithine (¹³C₅,¹⁵N₂).
• 在静态2D培养和3D微容器模型中,与单向和双向流体流动的NO代谢状态进行比较,包括使用eNOS刺激剂,抑制剂和酶抑制剂的治疗.

主要成果:

• 在人类冠状动脉内皮细胞 (HCAECs) 中表现出不同的代谢反应,用于追踪试验中的各种治疗方法.
• 具有单向流体流动的3D微容器模型显示,与静态2D培养相比,L-Citrulline/L-Ornithine比率存在显著差异.
• 具体来说,3D模型中对eNOS刺激器的暴露导致了代谢物比率的显著变化.

结论:

• 静态的2D内皮细胞培养模型模仿了内皮功能障碍的方面.
• 具有单向流体流动的3D微血管模型为研究内皮功能和功能障碍提供了更具生理相关性的环境.
• 开发的代谢学方法在动态血管模型中有效评估eNOS活性和NO代谢状态.