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背景:心肌损伤类疾病发生后由于心肌不可再生,器官捐献来源稀缺,即使积极治疗死亡率仍然很高,此时干细胞替代疗法的出现为心肌损伤类疾病的治疗提供了新的可能。在多种可被诱导成心肌细胞的干细胞中,人诱导多能干细胞（hiPSCs）由于它的众多优点受到了更为广泛关注。然而研究报道hiPSCs分化而来的心肌细胞（hiPSC-CMs）虽具有心肌细胞的自发性搏动,表达心肌特异性离子通道基因,出现心肌肌节结构等,但其代谢方式仍然是糖酵解水平较高,脂肪酸氧化水平极低,与胎儿期不成熟的心肌细胞更为相似,导致其在心肌替代治疗、药物筛选和疾病建模中的应用受到了严重阻碍。研究显示葡萄糖会抑制心肌细胞成熟,而脂肪酸会促使心肌细胞的代谢方式适应性的转变为以脂肪酸β氧化代谢为主。这与出生后,胎儿的能量来源从血糖转变为富含脂肪酸的乳汁,并刺激心肌细胞发育成熟的过程相对应。因此可以通过在培养基中添加脂肪酸的方式促进线粒体的代谢方式更加成熟,并最终提高hiPSC-CMs细胞结构功能的成熟度。进一步,通过文献查阅和前期实验研究,我们发现在脂肪酸促进成熟的hiPSC-CMs中核因子相关因子2（NRF2）的表达水平显著增高。NRF2作为转录因子,参与调控了一个庞大的抗氧化,线粒体呼吸,药物代谢等功能网络。近年来,越来越多的证据表明NRF2在调控线粒体呼吸能力方面具有非常重要的作用,并且可以促进线粒体的脂肪酸氧化。因此我们在用脂肪酸培养hiPSC-CMs的过程中抑制NRF2,探索其在脂肪酸促进心肌细胞成熟过程中发挥的作用。进一步文献查阅发现,有研究人员通过干预能够调控能量代谢转换的相关细胞因子（如:HIF-1α,Let-7,PGC-1α等）的表达,促使hiPSCCMs的代谢方式从糖酵解向氧化磷酸化转换,并最终提高hiPSC-CMs的成熟程度。研究表明,NRF2通过分子间联合有助于调控线粒体形态功能。NRF2通过直接上调线粒体转录因子可促进线粒体的生物发生,并通过线粒体激活参与线粒体质量控制系统。此外,一些线粒体蛋白参与调节NRF2,从而在线粒体和NRF2之间形成相互调节环。在稳态条件下,NRF2还会影响线粒体膜电位、脂肪酸氧化、底物（NADH和FADH2/琥珀酸）的呼吸可用性以及ATP合成。在压力或生长因子刺激的下,这一作用更为关键。我们的研究也表明了在用脂肪酸促进hiPSC-CMs成熟的过程中对NRF2进行抑制,会导致细胞的成熟进程严重受阻。因此我们进一步通过在hiPSC-CMs中抑制和激活NRF2,探究NRF2是否可以促进hiPSC-CMs的成熟以及对其生长发育的作用。目的:明确我们诱导得到的hiPSC-CMs的能量代谢方式如何。通过在培养基中添加脂肪酸,促使hiPSC-CMs的代谢方式进一步成熟,并最终改善hiPSC-CMs细胞结构和功能的成熟程度,并探究NRF2在脂肪酸促hiPSC-CMs成熟中的作用。接着进一步研究单独调控NRF2是否可以促进hiPSC-CMs线粒体代谢方式的转变,并最终提高hiPSCCMs结构功能的成熟程度。方法:（1）通过在分化不同时间点调控Wnt信号,诱导hiPSCs心肌分化,并通过检测心肌特异性标志物,细胞形态,能量代谢相关的基因表达情况,线粒体染色,以及海马实时能量检测等对分化得到的细胞进行心肌特性和线粒体形态呼吸功能进行鉴定。（2）通过在无糖hiPSC-CMs维持培养基中添加脂肪酸,连续培养7天,对得到的hiPSC-CMs细胞结构功能和线粒体融合、膜电位、呼吸、脂肪酸氧化水平等进行检测,评估细胞的成熟状态。并在脂肪酸培养hiPSC-CMs的过程中抑制NRF2的表达,分析细胞的结构功能以及线粒体的形态结构功能,评估hiPSC-CMs的成熟状态。（3）分别抑制和活化NRF2,对hiPSC-CMs的细胞结构,钙瞬变、线粒体生物合成、线粒体融合、线粒体膜电位、线粒体呼吸和脂肪酸氧化水平等进行检测。结果与结论:（1）经过诱导,hiPSCs成功分化为了能够自发性搏动的心肌细胞,具有心肌特异性结构并表达心肌特异性离子通道相关基因。对hiPSC-CMs线粒体进行检测,结果显示hiPSC-CMs线粒体呼吸水平虽然有增高,但催化脂肪酸β氧化的几种酶在分化后并无明显增高。说明细胞脂肪酸代谢水平不够,需要通过外界干预提高细胞的脂肪酸氧化水平,并由此提高hiPSC-CMs的成熟程度。（2）通过在培养基中添加脂肪酸的方式,我们得到了细胞结构成熟程度显著被提高的hiPSC-CMs,并且细胞的线粒体呼吸能力也显著增加。而在脂肪酸促进hiPSC-CMs成熟的过程中抑制了NRF2的表达后,细胞的结构更加幼稚,肌节变短,细胞变小变圆。在对线粒体呼吸和脂肪酸氧化能力进行研究时发现,NRF2被抑制后,hiPSC-CMs的线粒体代谢成熟也被抑制。这些结果表明FA可以促进hiPSC-CMs的成熟,NRF2在FA促进hiPSC-CMs成熟的过程中具有非常重要的作用。（3）NRF2被抑制后,hiPSC-CMs结构成熟受到阻滞,线粒体的形态结构和功能更加不成熟。而在活化NRF2后,hiPSC-CMs的线粒体呼吸和脂肪酸氧化能力显著增强,线粒体的融合程度更高以及线粒体数量显著增加,细胞的心肌结构和钙瞬变能力得到改善,细胞整体的成熟程度都被显著提高。这些结果表明NRF2在促进hiPSC-CMs线粒体成熟,并最终影响细胞整体的成熟状态中有非常重要的作用。为研究调控hiPSC-CMs代谢的分子机制提供了更深入的见解,为干细胞替代治疗的临床应用奠定可靠的理论和实验基础,并为此类研究提供可借鉴的研究模式,最终为解决临床上心脏功能障碍、改善患者预后提供帮助。