心臟再生的關(guān)鍵機(jī)制找到了，或可用于人類心肌細(xì)胞

心血管疾?。–VD）是全球第一大致死疾病，同樣是我國第一大死亡因素。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，每年有近1800萬人死于心血管疾病，占全球死亡總?cè)藬?shù)的30%以上。心血管疾病死亡率和發(fā)病率居高不下，是一個迫切需要解決的全球性重大公共衛(wèi)生問題。

許多心血管疾病死亡與心臟病發(fā)作有關(guān)，血凝塊會阻止向心臟提供營養(yǎng)和氧氣，導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡，心力衰竭。盡管存在控制癥狀的療法，但沒有一種療法能夠用功能性、成熟的心肌細(xì)胞替代損傷的組織，從而患者。

該研究從斑馬魚中揭示了心肌細(xì)胞再生的關(guān)鍵機(jī)制，重要的是，這種修復(fù)過程對小鼠和人類心肌細(xì)胞的影響非常相似，可以應(yīng)用于人類心肌細(xì)胞，有望開辟心血管疾病新療法。

從研究斑馬魚開始

在自然界中，與人類不同的是，斑馬魚具有再生心臟的非凡能力，在損傷后的90天內(nèi)，它們能完全恢復(fù)心臟功能。存活下來的心肌細(xì)胞能夠分裂并產(chǎn)生更多的細(xì)胞，這一獨特的特征為斑馬魚的心臟提供了新的組織來源，以取代損傷的心肌細(xì)胞。

早期研究成功地確定了可以刺激心肌細(xì)胞分裂的因素，然而，目前尚不清楚這些細(xì)胞是如何停止分裂和成熟到足以促進(jìn)正常心臟功能的。

在這項新研究中，研究人員開發(fā)了一種技術(shù)，將受傷的斑馬魚心臟的厚切片在體外培養(yǎng)，對心肌細(xì)胞中鈣的運(yùn)動進(jìn)行實時成像。由于鈣進(jìn)出心肌細(xì)胞的調(diào)節(jié)對控制心臟收縮很重要，并且可以預(yù)測細(xì)胞的成熟度。

研究人員發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞分裂后，鈣的運(yùn)動會隨時間發(fā)生變化。新分裂的細(xì)胞中的鈣運(yùn)動與胚胎心肌細(xì)胞非常相似，但隨著時間的推移，心肌細(xì)胞呈現(xiàn)出成熟類型的鈣運(yùn)動。

研究發(fā)現(xiàn)，心臟二元體，一種有助于在心肌細(xì)胞內(nèi)移動鈣的結(jié)構(gòu)，特別是其組成部分之一，Lrrc10，在決定心肌細(xì)胞是否分裂或成熟過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Lrrc10促進(jìn)心肌細(xì)胞分裂并成熟，而缺乏Lrrc10的心肌細(xì)胞繼續(xù)分裂并保持未成熟。

早期牛津大學(xué)的一項研究顯示，如果沉默處理斑馬魚Lrrc10基因，斑馬魚則會失去心臟自愈的能力。而這項新研究進(jìn)一步確認(rèn)了Lrrc10在分裂或成熟過程中作用。

從斑馬魚到人類

在確定了Lrrc10在斑馬魚中的作用之后，研究人員又測試這一發(fā)現(xiàn)是否可以轉(zhuǎn)化為哺乳動物。為此，研究人員在小鼠模型和實驗室培養(yǎng)的人類心肌細(xì)胞中誘導(dǎo)了Lrrc10的表達(dá)。

讓人興奮的是，在小鼠和人類細(xì)胞中，Lrrc10改變了鈣運(yùn)動，減少了細(xì)胞分裂，增加了這些細(xì)胞的成熟，與在斑馬魚心臟中觀察到的現(xiàn)象類似。

總結(jié)

研究人員表示，從斑馬魚可以轉(zhuǎn)化到人類，這表明Lrrc10或許可以開發(fā)出心血管疾病新療法。

綜上，研究揭示了心肌再生過程中的關(guān)鍵機(jī)制，Lrrc10有潛力通過控制心肌細(xì)胞的鈣運(yùn)動來進(jìn)一步促進(jìn)心肌細(xì)胞的成熟，這將有助于研究人員開發(fā)哺乳動物心臟再生能力的問題。

雖然這種潛在的治療很有希望，但到臨床應(yīng)用還為時過早，因為這些實驗室培養(yǎng)的細(xì)胞仍然是不成熟的，不能與心臟的其他部分正常溝通，移植后可能導(dǎo)致心律失常。