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PNAS:实锤!成年心脏并不存在心脏干细胞

来源:本站原创 2018-12-31 21:27

2018年12月31日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,荷兰研究人员利用先进的分子和遗传技术构建出在心肌梗塞发作之前和之后成年小鼠心脏中的所有分裂细胞的详细细胞图谱。他们得出结论:成年心脏不含有心脏干细胞。在先前的研究中被鉴定为心脏干细胞的细胞最终产生血管或免疫细胞,但从未产生心肌。相关研究结果发表在2018年12月26日的PNAS期刊上,论文标题为“Profiling proliferative cells and their progeny in damaged murine hearts”。
图片来自Hubrecht Institute。

在心肌梗塞(通常称为心脏病发作)发作期间,部分心肌的血液供应被切断。结果就是部分心肌死亡。鉴于心脏通过我们的血管维持血液循环,这显然会危及生命。

动物和人类的大多数组织都含有干细胞,当组织遭受损伤时,这些干细胞就会出手加以拯救:它们快速地产生大量的“子细胞”以便替换丢失的组织细胞。

二十年来,科学家们和临床医生一直在寻找应当存在于心肌中的心脏干细胞,这样在心肌梗塞发作后,它们就能够修复受损的心脏。多个研究团队已声称他们明确地鉴定出心脏干细胞,但是这些声称都没有得到证实。因此,心脏干细胞是否存在以及它们在成年心脏中的重要性仍然存在大量争论。

为了解决这一争论,这些研究人员将注意力集中在对小鼠心脏中的干细胞功能的最广泛和最直接的定义上:细胞通过细胞分裂替换丢失组织的能力。在心脏中,这意味着在心脏病发作后,任何能够产生新的心肌细胞的细胞就被称为心脏干细胞。他们利用先进的分子和遗传技术,构建出在心肌梗死发作之前和之后的所有分裂心脏细胞的细胞图谱。

这项研究表明一旦心脏遭受损伤,多种类型的细胞发生分裂,但是这些细胞都不能够产生新的心肌。事实上,过去研究中的许多错误结论如今能够加以解释:之前称为心脏干细胞的细胞如今经证实产生血管或免疫细胞,但从未产生心肌。因此,一个清醒的结论是心脏干细胞并不存在。换句话说,由于心脏病发作而丢失的心肌不能被替换。这一发现虽然令人失望,却解决了一个长期存在的争论。

这些研究人员还取得了第二个重要的发现。在心脏中,与心肌细胞一起存在的结缔组织细胞(也称为成纤维细胞)通过发生多次细胞分裂而对心肌梗塞作出强烈的反应。在这样做时,它们会产生替换丢失的心肌组织的瘢痕组织。尽管这种瘢痕组织不含有心肌,因而不会导致心脏的泵血功能,但是这种纤维化的瘢痕组织与梗塞区域“连接在一起”。确实,当这种瘢痕组织的形成受到阻断时,小鼠死于急性心脏破裂。因此,虽然瘢痕组织形成通常被视为心肌梗塞的负面结果,但是他们强调了瘢痕组织形成在维持心脏完整性中发挥着重要作用。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Kai Kretzschmar et al. Profiling proliferative cells and their progeny in damaged murine hearts. PNAS, 26 December 2018, 115(52):12245-12254, doi:10.1073/pnas.1805829115.
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