Cell：新研究发现基因CXCL12与后降支动脉的形成有关

大多数人的心脏都是右主导型的——对医生或研究人员来说，这意味着他们有一种从心脏右侧延伸的动脉，为心脏后部供应含氧血液。对于一些人来说，这种称为后降支动脉（posterior descending artery）的动脉来自心脏的左侧或两个方向。

一项新的研究发现，基因CXCL12与后降支动脉的形成有关，其方向模式在人类发育的早期就已确定。这一发现代表着朝着开发“医学血管重建”迈出了一步，这是斯坦福大学研究人员的一个长期目标，即通过生长新的动脉来补偿阻塞或血流受限的动脉，从而创造一种治疗方法。相关研究结果发表在Cell期刊上。

论文共同通讯作者、斯坦福大学人文科学学院生物学教授Kristy Red Horse说，“我们首次有证据表明，有一个基因调节着人体最重要的动脉类型之一的发育。如果我们知道这些重要动脉的发育途径，那么我们也许可以通过在患病的心脏中重新引入这些途径来再生它们。”

几条冠状动脉向人类心脏输送血液和氧气：两条主要动脉位于心脏的前部，分别位于心脏的右侧和左侧。为了向心脏后部供应含氧血液，后降支动脉从其中一条主动脉分支出来。

据估计，80%的人的后降支动脉来自右冠状动脉，但约10%的人来自左冠状动脉。在另外10%中，有两条大小大致相等的动脉从左右主干动脉分支出来，延伸到心脏后部。

为了更好地了解是什么决定了这种动脉模式，Red Horse与斯坦福大学医学院心血管医学副教授Tim Assimes合作。Assimes在美国退伍军人事务部百万退伍军人计划的大型医疗数据集中看到了一个机会。它包含了60000多名接受血管造影的退伍军人的信息，其中血管造影是一种检测潜在动脉堵塞的医学成像程序。这些数据包括他们的心脏背部是否有右主导性动脉、左主导性动脉或左右共主导性动脉，以及遗传样本。

研究人员进行了基因分析，发现人类DNA密码中有十个位置与心脏后部动脉的发育有关，其中最强的是CXCL12。Red Horse团队之前的研究已表明，接受与基因CXCL12相关的蛋白质剂量的小鼠在受损的心脏组织中生长出新的动脉分支，因此这项在人体中获得的新发现表明，该基因及其蛋白质在人类动脉形成中也起着关键作用。

Assimes说，“我们如今有证据表明，我们两条主要冠状动脉的这种模式是由我们从父母那里遗传的DNA密码的差异控制的，而最重要的信号靠近一个也负责冠状动脉生长和发育的基因。”

在发现这种联系后，研究人员对胎儿心脏进行了成像，发现CXCL12在后降支动脉的方向主导性确立时表达。对小鼠的进一步实验还表明，减少CXCL12产生的蛋白质会导致这些小鼠产生左主导性或左右共主导性模式。不过，目前尚不清楚，拥有更常见的右主导性动脉模式最终是否会对心脏病提供更多或更少的保护。

然而，潜在控制这种分支的基因的发现为发现制造新的侧支动脉分支的方法开辟了可能性，这意味着有目的地生长额外的动脉，这样当另一条动脉被阻断时，这些动脉仍然可以向心脏输送氧气。目前，缓解有限或阻塞动脉的治疗是侵入性和机械性的，如心脏搭桥手术和放置人工支架。

接下来，研究人员计划研究导致CXCL12表达差异的DNA变体，并致力于设计靶向该基因激活的方法，以开发新的疗法。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Pamela E. Rios Coronado et al, CXCL12 drives natural variation in coronary artery anatomy across diverse populations, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.02.005.