心臟再生之謎揭開

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蠑螈可以再生肢體。一些蜥蜴可以長出新的尾巴。甚至人類也可以替換一些器官中受損的組織,例如肝臟。但是,沒有誰能做到斑馬魚(一種常見的家庭水族箱居民)所能做到的:再生它們的心臟。生物學家早就知道斑馬魚的心臟再生能力,現在研究人員認為他們已經解開了這個過程的秘密,這可能為人類心臟修復提供重要的線索。

杜克大學的肯尼斯·波斯(Kenneth Poss)和他的同事發現,斑馬魚(Danio rerio)心臟肌肉的再生分兩個同步步驟進行。在切除成年斑馬魚心臟心室約20%後的五天內,未分化的祖細胞開始排列在受傷區域並轉化為心肌細胞,這些細胞生長和分裂,構建新的心肌。與此同時,心外膜中的發育基因(心外膜是圍繞整個心臟並影響胚胎心臟發育的細胞層)被啟用,激活了心外膜細胞。這些細胞中的大多數形成一個新的層來覆蓋傷口和正在再生的心肌,但一些細胞也為生長中的肌肉建立血管,“發揮著與胚胎心臟發育時相同的作用”,波斯說。

根據11月3日出版的《細胞》雜誌上的研究,一種生長因子訊號協調這兩個過程,使其匯聚在一起修復斑馬魚的心臟。這種由心肌細胞產生的化學物質啟用心外膜細胞表面的受體,發出訊號使其形成新的心臟內層。如果兩種細胞型別之間的通訊被阻止,斑馬魚的心臟就會開始結疤,無法完全再生。


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與斑馬魚一樣,哺乳動物的心臟也具有祖細胞和心外膜,但前者“找到了有效再生的方法”,波斯說。紐約大學研究斑馬魚但未參與這項研究的研究員黛博拉·耶隆(Deborah Yelon)表示,在這條魚身上發現的再生機制可以“為渴望修復人類心臟的人們提供一條深入研究的途徑”。目前的研究結果提出了可以在人類心臟中測試的策略,例如引入生長因子和啟用心外膜細胞上的受體,她說。“也許我們可以讓哺乳動物的祖細胞表現得更像斑馬魚細胞,”她補充道。這項研究還突出了心外膜的作用,心外膜是一個在斑馬魚胚胎髮育中得到廣泛研究但在成年動物中很少受到關注的細胞層。波斯希望研究人員也能“更仔細地研究受傷的哺乳動物心臟中的心外膜,並可能研究是否可以將心外膜細胞用於治療。”

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