心肌细胞不可逆损伤不能再生?Nature:帮助心脏自愈
1天前
美国德克萨斯大学西南医学中心的科学家们近日在《Nature》杂志上发表报告说,他们发现了一组会抑制心肌细胞分裂的蛋白质,可以通过关闭它们来帮助心肌细胞再生。

人体擅长新生细胞以修复损伤,但是一个重要的器官就缺乏这种能力,那就是心脏。这也是心脏病之所以如此致命的原因之一。各种心脏疾病也不可避免地最后转归为心力衰竭。在心肌梗死、心力衰竭的发生过程中心肌细胞的丢失是主要的病理过程。


传统上认为,哺乳动物出生后心肌细胞的数目不再增加,成年心肌细胞作为终末分化细胞不具备再生能力,一旦损伤则永久丧失。目前的药物、介入支架、冠脉搭桥手术等临床治疗手段在一定程度上延缓了疾病的发生,但并不能逆转疾病的进展,人们一直梦想能使心肌再生。

近日,美国德克萨斯大学西南医学中心的科学家们近日在《Nature》杂志上发表报告说,他们发现了一组会抑制心肌细胞分裂的蛋白质,可以通过关闭它们来帮助心肌细胞再生。


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2228-6

德克萨斯大学西南医学中心研究人员Hesham Sadek说道,当前用于心力衰竭的药物治疗,包括ACE抑制剂和β受体阻滞剂,它们集中在试图阻止心肌肌肉丧失的恶性循环上,因为劳损进一步损害了剩余的心肌,导致更多细胞死亡。目前还没有重建心肌的治疗方法。

9年前,Sadek和他的同事们发现,如果小鼠的心脏在生命的最初几天受到心肌细胞分裂(这些细胞负责心脏的收缩力)的刺激而受损,它们的心脏就会再生。然而,这种能力在7天之后就完全丧失了。这是一个突然的转折点,在这期间中,这些细胞的分裂急剧减慢,并且细胞本身也在扩大。这些细胞逐渐减慢并停止分裂的原因尚不清楚。

随后,Sadek和他的团队在2013年发现了一种名为Meis1的蛋白质,在阻止心肌细胞分裂中起着关键作用。该蛋白质属于调节基因活性的转录因子。起初,Sadek团队认为Meis1是单独起作用的。在早期工作中,他们敲除了小鼠中编码该蛋白的基因。这的确延长了幼鼠心肌细胞分裂的窗口期,但是延长的时间并不长,缺失该基因的心肌细胞最终会分裂减慢并停止增殖。

因此,研究人员想知道是否存在即使在没有Meis1时也能阻止心肌细胞分裂的机制。为此,他们观察了其他哪些转录因子可能与心肌细胞中的Meis1一起合作。于是,他们发现了Hoxb13,它充当Meis1的一种伴侣蛋白。

为了更好地了解Hoxb13在心肌细胞中的作用,研究人员敲除了小鼠编码Hoxb13的基因。这些小鼠的行为很像只敲除了Meis1的基因,心肌细胞快速分裂的窗口期增加了,但在几周内仍然关闭。当研究人员在诱发心脏病发作后关闭成年小鼠中的Hoxb13的功能,心肌细胞在短时间内再次开始分裂,但尽管它防止了退化,但不足以帮助小鼠完全康复。

有趣的是,当研究人员同时敲除Meis1和Hoxb13的基因时,这些小鼠中的心肌细胞似乎恢复到发育的早期阶段,它们的体积都缩小了,数量也增加了。诱发心脏病发作后,这些小鼠每一次心跳可以从心脏排出的血液量有了迅速的改善。它们的心脏功能几乎恢复了正常。


在这张成年小鼠心脏的图像中,敲除了基因Hoxb13和Meis1进行研究,心肌细胞显示出通常只在新生小鼠心脏中可见的特征。图片来源:UTSW

爱棋牌官网 www.vipvnpro.com 或许,还有更好的选择,那就是钙调神经磷酸酶(calcineurin),该蛋白共同调节Meis1和Hoxb13。由于这种蛋白质在许多其他疾病中也起着作用,因此已经有针对这种蛋白质的药物存在,因此它可能适合心脏病患者。

虽然这项研究目前仅适用于小鼠,但科学家们希望能够开发出心脏病发作后可以给予患者的药物,以帮助修复器官并防止进一步的损害。即使只是暂时增强心肌细胞的分裂能力,也可以大大改善患者的预后。

参考资料:

Helping the heart heal itself

Flipping a protein switch could help hearts heal after an attack

成年心肌细胞是不能再生的细胞?有人用实验颠覆了它

Healing the heart by returning it to its infancy


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