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Science子刊:为何人出生后就丧失了心脏再生能力?

  1. 干细胞
  2. 心肌
  3. 心脏再生
  4. 机械卸荷
  5. 血压

来源:生物谷 2017-04-09 18:48

科学家们想知道为何人类心脏丧失再生能力,而其他的动物没有。在一篇评论文章中,来自英国帝国理工学院的研究人员提出人类心脏再生能力丧失可能归因于人类心脏的发育方式。

图片来自Imperial College London。

2017年4月9日/生物谷BIOON/---鱼能够做到,两栖动物能够做到,但是为何我们人类不能够做到?科学家们想知道为何人类心脏丧失再生能力,而其他的动物没有。

在一篇评论文章中,来自英国帝国理工学院的研究人员提出人类心脏再生能力丧失可能归因于人类心脏的发育方式。相关研究结果发表在2017年3月29日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“Cardiac regeneration: All work and no repair?”。

这些研究人员解释道,在出生后,婴儿心脏中发生的机械变化和结构变化可能让它“锁定”在成熟的状态。在子宫中,人能够再生组织,但是一些其他的动物在出生后仍然保持再生丢失的肢体、尾巴和甚至它们的心脏的一部分的能力。

根据这些研究人员的说法,如果我们能够逆转在出生后不久人心脏中发生的一些机械变化,那么我们可能能够开启它的再生能力,和找到更好的方法来治疗心脏病和治愈受损的组织。

尽管大量的研究重点关注作为再生心脏关键因素的干细胞,但是科学家们仅取得有限的成功。这些研究人员说,开启心脏愈合能力的关键在于它的生物学特征和它的物理结构之间的相互作用。

帝国理工学院国家心肺研究所(NHLI)的Nadia Rosenthal教授说,“就目前而言,这是一个相对未被探索的领域。人们的关注重点主要在于细胞生物学性质和分子信号,而不是这些特征与心脏结构之间的深层关系。”

在这篇评论文章中,Rosenthal教授和NHLI研究员Teresa Kennedy-Lydon博士着重关注新生婴儿和小鼠心脏发生的变化,这也是这种再生能力开始减退的关键时期。

心脏发育成熟

在子宫中,婴儿依赖于妈妈的血液供应提供氧气到他们的发育中的组织。他们微小的跳动心脏含有许多“分流器(shunt)”,即保持血液流动和绕过充满液体的肺部的策略性通路。

然而,一旦婴儿出生,开始呼吸,心脏就经历重塑。随着富含氧气的血液从肺部流入,心脏中的血压增加,这些“分流器”关闭,并且开始融合封闭。在小鼠中,同样的过程在出生大约7天后就完成,从而提供一种较好的模型用于研究。

这些研究人员认为与这种血压提高相关联的物理变化和代谢变化(如心脏壁强化等)是心脏发育成熟的关键步骤。他们认为这些变化发生的时间是这种完全再生能力逐渐消失的时候。

在这篇评论文章中,这些研究人员引用了之前的研究:利用一种在体内协助泵血的外部泵降低心脏的工作负荷能够在一定程度上逆转心脏病发作后遭受的心肌损伤。

这些研究人员认为将这种“机械卸荷(mechanical unloading)”与其它的方法(如改变代谢通路,采用细胞疗法等)结合在一起可能是启动心脏再生能力的关键。

Rosenthal教授说,“调节这些内在的特征很可能产生一种合适的环境用于心脏修复,如导入干细胞,将它们定植到心脏中,或者促进现存的细胞再生,从而使得这些疗法更加有效。所有疗法都是基于反复试错,但是随着我们了解得越多,我们发生的错误就越少。”

Kennedy-Lydon博士补充道,“我们尝试着扩大这个研究领域的人们的考虑因素,而不只是依赖于发现特定类型的干细胞用于修复目的。我们并不试图让任何人改变研究方向,开始研究心脏的机械卸荷,但是我们想要他们意识到机械负荷很可能在修复过程的某个节点上发挥着作用。”(生物谷 Bioon.com)

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原始出处:

Teresa Kennedy-Lydon, and Nadia Rosenthal. Cardiac regeneration: All work and no repair?. Science Translational Medicine, 29 Mar 2017, 9(383):eaad9019, doi:10.1126/scitranslmed.aad9019

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