2026.06.10
心肌细胞肥大是高血压、心肌梗死等心血管疾病典型的病理改变，病理性肥大若持续发展，最终会演变为心力衰竭。原代心肌细胞是研究心肌肥厚机制、开展药效评价的经典实验模型。然而，流式细胞术、细胞固定染色、共聚焦显微镜等传统检测手段，仅能获取实验终点的静态数据，无法捕捉心肌细胞肥大的动态演变过程。
HoloMonitor M4 数字全息成像系统可直接放置于细胞培养箱内工作，利用低功率激光，实现无标记、低光毒性、长时程的单细胞三维形态动态检测。本研究以去甲NE诱导新生大鼠心肌细胞建立肥大模型，验证该技术在实时追踪心肌细胞肥大动力学中的应用价值，为心血管病理研究与药物筛选提供前沿检测方案。
材料与方法 1. 细胞与造模 选取出生 1~3 日的 SD 新生大鼠，经酶消化法结合差速贴壁法分离并纯化原代心肌细胞，接种至明胶包被的六孔培养板中。待细胞贴壁后，更换为无血清培养液，并将细胞分为两组：空白对照组、10 μmol/L 去甲NE处理组，以此构建体外心肌细胞肥大模型。 2. HoloMonitor M4 成像检测 培养板加盖专用成像盖板后，放入搭载HoloMonitor M4设备的 CO₂培养箱内，静置1 h直至冷凝水完全消散。通过配套软件HoloMonitor App Suite划定观测视野并分组设置参数，每20 min采集一次图像，连续动态观测记录24 h。成像结束后，启用软件单细胞追踪模块，统一图像分割参数，筛选出形态独立、无重叠的心肌细胞，定量检测细胞二维表面积与三维光学体积。所有数据采用 GraphPad Prism 软件进行统计学分析，原始数据以细胞初始数值做归一化处理，消除基线误差。 实验结果 1. HoloMonitor M4 清晰识别心肌细胞并检测NE诱导的体积增加 经前期实验验证，α-辅肌动蛋白阳性的心肌细胞具备体积更大、运动速率更慢的特征，可在HoloMonitor M4成像结果中与非心肌细胞明确区分。无论是否经去甲NE处理，系统均能清晰识别培养体系内的心肌细胞（详见补充视频 S1、S2）。对比结果显示：培养24 h后，去甲NE处理组的心肌细胞铺展范围明显增大，并生出细胞突起，该表型与过往研究结论一致（图1C）。 借助HoloMonitor App Suite单细胞追踪功能，研究人员分别在实验起始（0 h）与结束（24 h）两个时间点，对单个心肌细胞、非心肌细胞的三维光学体积开展定量分析（图 1D、E），结果显示： 0 h：未处理心肌细胞（n=256）的平均光学体积为1380±501 μm³，而去甲NE处理组（n=187）略低，为1074±501 μm³。 24 h：未处理组平均体积为1341±473 μm³，变化不大；处理组则显著上升至1492±501 μm³。 数据表明，24 h观测周期内，对照组心肌细胞光学体积仅为初始值的 0.98 倍，基本保持稳定；而NE处理组细胞体积增长至初始值的1.39倍。与此同时，以体积小、运动能力强为特点的非心肌细胞，在NE刺激下两个时间点的体积均无显著变化（图1E）。由此证实，去甲NE可特异性诱导心肌细胞体积增大。 图1. 10 μmol/L NE处理24 h后心肌细胞光学体积的定量分析 2. 单细胞动态追踪揭示肥大反应始于处理后2 h 库尔特计数器、流式细胞术、共聚焦成像等传统检测方式，难以实现长时间、无创的实时动态监测。HoloMonitor M4采用低功率635 nm激光，光毒性低，适合长时间活细胞成像（图2A），配套软件可实现细胞识别分割与单细胞追踪（图2B）。 细胞表面积检测结果显示：NE 处理约 10 h后，心肌细胞表面积开始显著增加；但对照组细胞表面积也增至初始值的 1.2 倍（图 2C），说明仅依靠表面积指标进行评估，易受到培养体系中成纤维细胞等杂细胞的干扰。针对光学体积指标分析发现：对照组细胞体积始终保持稳定（为初始值 0.98 倍）；由于 NE 处理组细胞初始体积偏低（图1D、图2D），直接对比原始数据难以精准判定体积变化的起始时间。 通过对每个细胞进行初始值归一化处理（图2E、F），发现NE刺激后仅2 h即可检测到光学体积的显著增加，且这一优势持续存在。结果表明，HoloMonitor M4可成功用于监测心肌细胞对肥大刺激的表面积与体积动态变化。 图2. 10 μmol/L NE处理24 h内心肌细胞表面积与光学体积动态变化的单细胞追踪 实验结论 实验结果证明，HoloMonitor M4能够精准检测去甲NE诱导的心肌细胞表面积与三维体积增加，可清晰明确心肌肥大反应的启动时间、动态进程，也可用于评估不同诱导剂的作用效果及联合作用机制。该技术大幅提升了观测的时间分辨率，为心脏病理机制的深度研究提供了强有力的技术支撑。 HoloMonitor 更多产品详情、应用案例及技术资料，欢迎联系咨询。
