心脏手术后的基因表达改变了心肌细胞再生
虽然下脊椎动物可以在心脏病发作后修复成年人的心脏,但哺乳动物(包括人类)。出生后几天,哺乳动物心脏中死去的肌肉组织的再生能力消失了,因为心肌细胞(称为心肌细胞)退出了细胞周期。
之后,心脏的所有生长都来自现有细胞的扩大,而不是由新肌肉细胞的创造。在成年人中心脏病发作当丢失的心肌细胞被纤维疤痕组织取代,而不是新的肌肉细胞时,心力衰竭会产生。这开始了心脏增大,抽水功能丧失和最终死亡的恶性循环。
2020年,阿拉巴马大学伯明翰研究人员报告说,去除的手术左心室猪心脏的顶点,出生后一天,以某种方式扩大了心肌的复制能力细胞。实际上,经过此类手术,猪可以在出生四个星期后从心脏病发作中彻底恢复,而不会疤痕或心脏功能下降。
为了更好地了解此扩展再生窗口中的基因表达变化,UAB研究人员现在报告了核RNA的测序心肌细胞,使用这种猪模型。从这些知识以及未来的进一步研究中,临床医生可能会学习如何在心脏病发作后再生成人心脏心肌细胞。
这项研究由UAB生物医学工程部主席Jianyi“ Jay” Zhang,医学博士,博士循环研究信。
研究人员比较了五组猪的心脏组织的核。两组是在产后第一天或p1中留下心室根尖切除术或AR的再生模型。然后,这两组中的一组在出生后四周或p28结扎,以诱导A心肌梗塞或mi;该组称为ARP1miP28。另一组称为ARP1,没有结扎。
两个非再生对照没有P1顶端切除,但其中一个确实在P28处具有诱导的心脏病发作。这两组被称为对照和MIP28。
将心脏移除以进行AR的单核RNA在P30至P56时进行单核RNA测序P1miP28在P1,P28或p56上进行测序,将动物和来自所有其他群体的心脏进行测序。
第五组是胚胎第80天的胎儿心脏或FH。
总共捕获了218,945个高质量的核,并且网络生物学聚类分析确定了所有八种主要心脏细胞类型。完整的基因核数据可用于94,844个心肌细胞。心肌细胞分布在六个簇中,称为心肌细胞1至心肌细胞6。
三个簇几乎完全由来自单个实验组的心肌细胞组成:来自对照– P56的心肌细胞2,来自对照– P1的心肌细胞3和FH的心肌细胞6。
心肌细胞4和5簇主要包含ARP1miP28 – P35心肌细胞。心肌细胞1簇包括来自所有其他动物组和时间点的心肌细胞和少量ARP1miP28 – P35心肌细胞,但很少胎儿或对照– P56心肌细胞。
主要包含AR的心肌细胞4和5簇P1miP28 – P35心肌细胞显示出增加细胞周期活性和增殖,有助于在实验心脏病发作后的左心室的回弹变化,而无需疤痕。研究人员还发现506个基因与高度增殖的AR正相关P1miP28 – P30和arP1miP28 – P35心肌细胞;这些基因参与了调节心脏发育的途径,细胞增殖和心肌细胞增殖。
“检查AR的这两个不同的细胞群体将很有趣P1miP28张说,在未来的研究中受伤。这些发现具有很大的影响力,因为它们首次表明左心室可以在大型哺乳动物中以超过第七天或P7的速度使心肌梗死袭击。这些观察结果为未来研究的分子机制和信号分子提供了基础心失败。”
该研究的标题为“单核转录组学:新生儿猪中的根尖切除,扩展了心肌细胞增殖和心肌再生的时间窗口。”
进一步探索