“心脏功能‘守门员’JPH2缺失引发心衰！全新指标ECCD精准锁定病变

心脏疾病是全球健康的头号威胁，而心肌细胞的兴奋-收缩耦合(ECC)功能异常是导致心脏功能障碍的核心机制。近期，《Stem Cell Research & Therapy》发表了一项突破性研究，首次利用人类胚胎干细胞衍生的心肌细胞(hESC-CMs)模型，揭示了JPH2蛋白在维持心脏功能中的关键作用，并提出了全新的评估指标——ECCD(兴奋-收缩耦合延迟)。这一发现不仅为心脏疾病的机制研究提供了新视角，也为精准评估药物疗效和基因突变致病性提供了重要工具。

研究背景

JPH2(Junctophilin-2)是心肌细胞中连接细胞膜(T小管)与肌质网(SR)的关键蛋白，其功能异常与心力衰竭、心律失常等疾病密切相关。然而，此前研究多依赖小鼠模型或原代心肌细胞，存在物种差异大、细胞存活率低等问题，限制了人类心脏疾病的精准解析。

本研究团队通过CRISPR/Cas9技术敲除JPH2基因，构建了人源心肌细胞模型，系统评估了JPH2缺失对心肌结构、电生理活动和收缩功能的影响，并创新性提出ECCD作为评估心脏功能异常的综合指标。

实验方法与关键发现

1. 构建JPH2敲除心肌细胞模型

研究者利用CRISPR/Cas9技术敲除H9人胚胎干细胞的JPH2基因(图1A)，并通过小分子诱导将其分化为心肌细胞。分化效率检测显示，JPH2敲除组(KO-CMs)与野生组(WT-CMs)的心肌细胞分化率无显著差异(图1B-C)，且未影响心房/心室亚型分化(图1F)。Western blot验证了JPH2蛋白的完全缺失(图1E)。

图1(A-F展示敲除模型构建与验证)

2. JPH2缺失导致心肌细胞肥大与心力衰竭表型

细胞体积增大：流式细胞术显示，KO-CMs在培养30天后体积显著增大(图2A-B)，免疫荧光显示肌节排列紊乱(图2C-D)。

心力衰竭标志物上调：qRT-PCR检测发现，KO-CMs中ANP、BNP等心力衰竭相关基因表达显著升高(图2E)。

图2(A-E展示细胞形态与分子表型)

3. JPH2敲除破坏兴奋-收缩耦合(ECC)

收缩功能异常：CardioExcyte96系统检测显示，KO-CMs收缩幅度降低，收缩周期延长(图3A-E)。

钙瞬变受损：钙成像显示KO-CMs钙释放幅度下降，钙恢复时间延长(图3F-J)。

结构破坏：透射电镜(TEM)显示，KO-CMs中T小管与SR间距显著增大(图3K-L)，导致ECC关键结构(JMC)解体。

图3(A-L展示收缩、钙瞬变与结构变化)

4. 提出ECCD作为心脏功能评估新指标

通过多电极阵列(MEA)系统，研究者发现：

电活动异常：KO-CMs电场电位时程(FPD)和动作电位时程(APD)显著延长(图4A-C)。

ECCD异质性增加：KO-CMs的兴奋-收缩延迟(ECCD)时间分散，提示电-机械耦合失调(图4D-F)。

图4(A-F展示电生理与ECCD检测)

5. 基因挽救验证ECCD的可靠性

过表达野生型JPH2可恢复KO-CMs的JMC结构(图5C-D)，并显著改善ECCD异质性(图5E-F)。此外，引入良性突变(G505S)与致病突变(E85K)后，ECCD能精准区分两者的病理严重性(图6C-F)，证实其作为评估指标的敏感性。

图5

图6

研究总结

本研究首次在人类心肌细胞模型中揭示了JPH2通过稳定JMC结构维持ECC功能的机制，并创新性提出ECCD作为心脏疾病评估的综合指标。未来，基于ECCD的检测可应用于基因突变致病性评估、药物筛选及个性化治疗，为心力衰竭等疾病的精准干预提供新思路。