科学家找到了心肌细胞无法再生的原因

加州大学洛杉矶分校的干细胞研究人员发现了成人心肌细胞（心肌细胞）失去增殖能力的原因，并可能解释了人类心脏再生能力如此有限的原因。

加州大学洛杉矶分校伊莱和埃迪丝布罗德再生医学和干细胞研究中心的罗布·麦克莱伦博士说，这项研究是在细胞系和小鼠身上进行的，它可能导致开发出直接在患者心脏中重新编程心肌细胞的方法，使它们能够产生新的肌肉并修复损伤。

与蝾螈和火蜥蜴不同，成年人的身体无法自发再生受损的器官，例如心脏。然而，最近的研究表明，哺乳动物能够在很短的时间内——也就是出生后的第一周内——再生心脏。之后，这种能力就会丧失。但如果它曾经存在，或许可以恢复？

麦克莱伦博士的研究发表在同行评审的《细胞生物学杂志》上，该研究表明，可以将细胞时钟重置回心肌细胞具有增殖和修复心肌的能力的时期。

“蝾螈和其他低等生物有能力使其心肌细胞去分化，或者将其恢复到更早、更原始的状态，从而使这些细胞重新进入细胞周期，产生新的心肌，”心脏病学和生理学副教授麦克莱伦博士说道。“哺乳动物已经丧失了这种潜能。如果我们知道如何恢复这种潜能，或者了解成年心肌细胞无法增殖的原因，我们就可以尝试利用大自然的本能，找到再生心脏的方法。”

心肌细胞源自祖细胞干细胞（或称前体细胞），这些干细胞通过增殖形成心脏。心脏形成后，心肌细胞会从未成熟状态转变为成熟细胞，而成熟细胞不再具有增殖能力。蝾螈和火蜥蜴的情况则有所不同：它们的心肌细胞可以恢复到未成熟或原始状态，并再次获得增殖、修复损伤，然后转变回成熟细胞的能力。

麦克莱伦博士认为，人类心肌细胞无法做到这一点的原因很简单：在更原始的状态下，心肌细胞失去了正常收缩的能力，而收缩对于心脏的正常功能至关重要。由于人类比蝾螈和火蜥蜴体型大得多，我们的心脏必须更高效地维持最佳血压和正常的血液循环。

“随着我们进化，为了维持最佳血压和血液循环，我们不得不放弃再生心肌的能力，”麦克莱伦说。“我们获得的是更高效的心肌细胞和心脏。但这是一种权衡。”

McLellan博士认为，暂时抑制阻碍细胞周期机制的蛋白质表达，或许能够迫使成年心肌细胞恢复细胞周期，即增殖。这些方法应该是可逆的，因此，靶向增殖蛋白质的作用在损伤修复后就会消失。之后，心肌细胞将恢复成熟，并开始帮助修复后的心肌收缩。为了敲除维持心肌细胞成熟状态的蛋白质，McLellan博士已经在考虑使用纳米颗粒将小干扰RNA递送到心脏。

心肌梗塞是指心脏部分区域不再获得氧气供应，心肌细胞死亡并被瘢痕组织取代。找到心脏受损区域并不难，如果能够开发出一种重新编程患者自身心肌细胞的方法，就可以将一种控制所需蛋白质活性、能够使心肌细胞恢复到原始状态的系统引入受损区域。这样一来，死亡的心肌就能被活的心肌取代。

“低等生物的再生能力以及为什么人类无法实现再生，这个问题已经讨论了很久。这是第一篇解释这一现象的文章。”麦克莱伦教授在评论自己的研究时说道。

关于利用人类胚胎干细胞 (hESC) 或重编程诱导多能干细胞 (iPSC) 来再生心脏的讨论已经很多。然而，目前尚不清楚再生程度如何，也不清楚其益处有多显著。

“在我看来，这是一种无需使用干细胞即可再生心肌的潜在机制，”麦克莱伦博士说。“在这种情况下，每个人都将成为自身再生的细胞来源。”

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