斑馬魚為再生受損的心臟組織提供了新的線索
研究斑馬魚的心臟,這是一種以同名條紋為標志的寵物店主食,它揭示了人類心臟肌肉在受到傷害后可以愈合的方式。由加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院醫(yī)學教授Neil Chi博士領導的研究小組和與他一起工作的博士后科學家Manuel Galvez-Santisteban博士指出了斑馬魚心臟細胞中的信號通路。這會導致受損組織的再生。該研究結果發(fā)表在2019年6月25日的eLife期刊上。
當斑馬魚的心臟受傷時,改變的血流會發(fā)出信號,重新編程肌肉并使其細胞再生。
我們的研究結果顯示,心臟如何感知并適應性地響應由損傷引起的環(huán)境變化,并提供對流動介導機制如何調節(jié)心臟細胞重編程和心臟再生的見解。
Neil Chi,醫(yī)學博士,博士,加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院醫(yī)學教授
這些相同的信號傳導途徑也存在于哺乳動物中,這表明該研究結果可以提供見解以及可能在心臟病發(fā)作或類似的災難性心臟事件后修復人類受損組織的方法。
研究人員通常使用斑馬魚 - ;一種小型熱帶min魚 - ;研究血液和肌肉的發(fā)育,因為它們使用許多相同的機制來制造人類所做的細胞,但它們在發(fā)育時是半透明的,這使得記錄細胞發(fā)育和功能更加容易。
Chi及其同事專注于心肌細胞,心肌細胞具有收縮和維持心臟泵功能的能力。然而,為了使心肌細胞在損傷后重新編程和再生心臟,心肌細胞依賴于由血流變化激活的信號提示。
然后科學家們觀察了心臟受傷后的血流情況,看看傷情是否對血流有直接影響,反過來又激活了Notch。這次他們關注的焦點是Klf2a,這是一種在血流變化時激活某些基因的分子。研究人員發(fā)現,血流受到的破壞越多,Klf2a的水平就越高。研究人員在斑馬魚中監(jiān)測了一種名為Notch的特定心臟發(fā)育分子,以了解它在受傷后對魚心的反應。他們發(fā)現Notch活動在受傷后一天達到頂峰,但隨著心肌再生而下降。四天之內,受損的魚心恢復正常。然而,當研究人員阻斷Notch時,魚體內的心臟細胞生長也被阻斷,細胞無法自我重新編程,損傷也未得到修復。
科學家們還發(fā)現了其他三種分子 -Trpv4,BMP和Erbb2 - ;這似乎與心臟重編程和血流變化有關。三者的水平和活動因心臟損傷而改變。
遲說,下一步是將他們的調查從水中帶到陸地上。
“現在需要進一步的研究來探索血流力量是否會影響哺乳動物,例如老鼠,并揭示可能使我們接近一天能夠使人類心臟再生的新機制,”Chi說。
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