Nature：揭示心肌纤维形状影响心脏功能和心力衰竭发生的分子机制
来源：本站原创 2020-09-04 11:34
2020年9月4日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自冷泉港实验室等机构的科学家们通过研究分析了位于心脏内表面肌纤维复杂网状结构的功能，相关研究结果揭示了心肌形状影响心脏功能和心力衰竭发生的分子机制。对于人类而言，心脏是第一个发育的功能性器官，其在受孕仅四周就开始自发跳动了，而在发育早期，心脏会生长出一种复
2020年9月4日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自冷泉港实验室等机构的科学家们通过研究分析了位于心脏内表面肌纤维复杂网状结构的功能，相关研究结果揭示了心肌形状影响心脏功能和心力衰竭发生的分子机制。对于人类而言，心脏是第一个发育的功能性器官，其在受孕仅四周就开始自发跳动了，而在发育早期，心脏会生长出一种复杂精细化的肌纤维网，即心肌小梁结构（myocardial trabeculae），其能形成心脏内表面的几何图样，同时心肌小梁还被认为能帮助心脏供氧，但自从16世纪以来，该结构在成年人机体中所扮演的角色就一直是一个谜题。
图片来源：Spencer Philipps/EMBL-EBI, 2020
研究者Hannah Meyer表示，本文研究深入揭示了心肌小梁结构的重要性，也许更重要的是，我们展示了一个真正的多学科研究团队的价值，只有将遗传学、临床研究和生物工程学相结合，研究人员或许才能够解释心肌小梁在成人心脏功能发挥过程中扮演的关键角色。为了理解心肌小梁的角色和发育过程，研究人员利用人工智能技术对2.5万和心脏MRI图像以及相关的心脏形态和遗传数据进行了分析，相关研究成果揭示了心肌小梁的工作机制和发育过程，以及其形状的改变如何形成个体心脏病的发生。
本文研究结果回答了人类基本生物学研究中非常古老的问题，随着大规模遗传分析和人工智能技术的发展，如今研究人员以一种前所未有的规模开启了对生理学研究的理解和探索；研究者指出，心室粗糙的表面会使得血液在每次心跳时更有效地流动，这就好比是高尔夫球上的凹陷能减少空气阻力一样，其会帮助高尔夫球飞得更远；研究者发现，人类DNA中的6个区域或会影响这些肌纤维中分形图像的发育模式，有意思的是，研究人员还发现，其中2个区域还会调节神经细胞的分枝，这或许就揭示了在发育中的大脑中发挥功能的一种类似的机制。
研究者发现，心肌小梁的形状会影响心脏的功能，这就揭示了一种与心脏病发生的潜在关联，为了对此进行证实，研究人员分析了来自5万名患者的遗传数据，结果发现，肌纤维中不同的分形模式或会影响个体患心力衰竭的风险，目前大约有500万美国人群遭受充血性心力衰竭的折磨，研究者表示，后期对心肌小梁结构的深入研究或能帮助科学家们深入理解常见心脏疾病发生的原因以及寻找更多的治疗性手段。（生物谷Bioon.com）
原始出处：
Meyer, H.V., Dawes, T.J.W., Serrani, M. et al. Genetic and functional insights into the fractal structure of the heart. Nature 584, 589–594 (2020). doi：10.1038/s41586-020-2635-8
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