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来自斑马鱼的启示:如何修复破碎的心

了解斑马鱼的心脏再生如何揭示心脏组织修复的秘密,挑战干细胞疗法治疗心脏病。

作者:Smriti Rao
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当人发生心脏病发作时,心脏通过形成疤痕组织来修复受损的肌肉。结果是,心脏从未真正恢复原样。但当斑马鱼心脏受伤时,比如被砍掉一大块,它会重新长出一块全新的来替换。在《自然》杂志上发表的两篇独立报告表明,在心脏受伤后的几天内,斑马鱼就具有利用成熟心肌细胞——而不是一些研究人员曾怀疑过的干细胞——再生大部分缺失的心脏组织的非凡能力。这些发现有助于解释为什么人类不能再生心脏或缺失的肢体。这些报告与其中一个研究团队在2006年进行的先前研究(pdf)相矛盾,该研究认为干细胞(发育成人体所有成熟和功能性细胞的通用细胞)是自我修复的原因。这一发现表明,医生在最近对心脏病患者进行的基于干细胞的疗法方面可能走错了方向。

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许多心脏病患者接受了干细胞注射,通常是取自他们自身的骨髓。但其有益效果通常不显著[《纽约时报》]。

在一项研究中,由Chris JoplingJuan Carlos Izpisúa Belmonte领导的一个团队

对鱼的心肌细胞进行了基因工程改造,使其在增殖时会合成一种荧光绿蛋白[《纽约时报》]

然后,他们砍掉了鱼心脏的一部分,观察鱼是利用干细胞重新生长心脏,还是利用成熟的心肌细胞(称为心肌细胞)来再生。仅仅几天后,科学家们发现斑马鱼重新长出了缺失的心脏部分。通过进一步观察,科学家们发现新心脏部分的所有细胞都发出绿光,证明了现有的心肌细胞是新组织的主要或唯一来源。

[《纽约时报》]

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进一步的实验表明,受伤部位附近的心肌细胞似乎会后退一步,相互分离并失去其典型的形状——这可能是为了使它们能够再次开始分裂,从而补充失去的组织[ScienceNOW]。

2006年研究的负责人、研究员Kenneth Poss进行的实验显示了类似的结果。两个团队都表示,下一步是确定触发再生过程的细胞信号。科学家们表示,在心脏衰竭之前,哺乳动物的心肌细胞会进入一种称为休眠的状态,此时肌肉细胞停止收缩,以节省自身。在斑马鱼中也观察到休眠的心肌细胞,但与哺乳动物的细胞不同,鱼类细胞会进一步采取行动并开始增殖。科学家们正在试图了解是什么赋予了鱼类细胞开始繁殖的能力,并希望在小鼠身上进行进一步的研究,以确定哺乳动物的细胞是否也能被诱导这样做。

“也许它们只需要一点正确的方向推送,”Jopling说道[《HealthDay News》]。

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