如何修复受损的心脏:在斑马鱼心脏再生揭示背后的关键机制

心血管疾病,如心脏病,是全世界范围内导致死亡的首要原因造成的心脏的自愈能力有限。与人类不同的是,斑马鱼的非凡的能力,从心脏损伤中恢复过来。组的研究人员珀斯赞美(Hubrecht研究所)使用斑马鱼阐明他们再生成功。他们发现了一种新的机制,功能开关将成熟的心肌细胞再生过程。重要的是,这种机制是进化保守的,因为它有一个非常类似的效果在老鼠和人类心肌细胞。

这项研究的结果发表在科学5月18日,表明研究自然心再生过程中斑马鱼并将这些发现应用于人类心肌细胞可能导致针对心血管疾病的新治疗方法的发展。

据估计,每年有1800万人死于心血管疾病。这些死亡事故中,很多是与心脏病有关。在这样的一个事件,一个血块防止营养和氧气供应心脏的部位。结果,心肌细胞阻塞心脏死亡的一部分,最终导致心脏衰竭。虽然治疗存在管理症状,没有治疗,能够取代失去的组织和功能,成熟的心肌细胞,从而治愈病人。

斑马鱼作为一个榜样

与人类不同的是,一些物种如斑马鱼可以再生他们的心。损伤后90天内,他们完全恢复心脏功能。幸存的心肌细胞能够分化和产生更多的细胞。这种独特的功能为斑马鱼心脏提供了一种新的组织来取代失去的心肌细胞。先前的研究成功地识别因素可以刺激心肌细胞分裂。然而,新成立的心肌细胞发生了什么事后没有被研究过。

冯氏阮,这项研究的第一作者,解释说:“目前尚不清楚这些细胞停止分裂,足够成熟,这样可以有助于正常的心脏功能。我们困惑的事实在斑马鱼的心,新成立的组织自然成熟和集成到现有的心脏组织没有任何问题。”

LRRC10驱动器成熟

详细研究成熟的新成立的组织,研究人员开发出一种技术,厚片的斑马鱼的心脏在体外培养的人受伤。这允许他们现场表演成像在心肌细胞钙的运动。调节心肌细胞钙进出的控制是很重要的心脏收缩和可以预测的成熟细胞。研究小组发现,心肌细胞分裂后,钙运动改变随着时间的推移。

“新分裂细胞的钙运动最初胚胎心肌细胞非常相似,但随着时间的推移,心肌细胞钙运动的假定一种成熟。我们发现心脏二分体结构,有助于心脏肌肉细胞内钙,特别是它的一个组件,LRRC10至关重要,决定是否通过成熟心肌细胞分裂或进步。缺乏LRRC10心肌细胞继续分裂,仍不成熟,“阮说。

从鱼类到人类

阮和他的同事建立之后LRRC10阻止的重要性细胞分裂启动斑马鱼心脏肌肉细胞的成熟,他们开始测试如果他们的发现可以被转换到哺乳动物。为此,他们在老鼠和实验室培养诱导LRRC10的表达人类心肌细胞。

引人注目的是,LRRC10改变了钙处理,减少细胞分裂和增加了这些细胞的成熟在类似的方式观察到斑马鱼的心。Nguyen说,“这是令人兴奋的发现斑马鱼的经验教训可翻译,这将打开新的可能性的上下文中使用LRRC10病人的新疗法。”

临床影响

这项研究的结果发表在科学显示,LRRC10有潜力把成熟的心肌细胞进一步通过控制他们的钙处理。这可能有助于科学家们正试图解决缺乏再生能力的哺乳动物心脏移植实验室培养的心肌细胞受损的心脏。虽然这潜在的治疗是有前途的,结果表明,这些实验室培养的细胞仍不成熟,不能正常交流的心,导致异常收缩称为心律失常。

“虽然还需要更多的研究来精确地定义这些实验室培养的心肌细胞有多成熟LRRC10处理时,有可能是成熟的增加将提高集成移植后,“珀斯赞美上帝说,这项研究的作者。

“此外,当前模型心脏疾病通常是基于成熟的人造心脏肌肉细胞。90%的有前途的候选药物在实验室发现未能使其诊所和不成熟的这些细胞可能是原因之一成功率低。我们的研究结果表明LRRC10可以改善这些模型的相关性。”

LRRC10因此可能产生实验室培养的一个重要贡献心肌细胞更准确地代表一个典型的成年人的心,因此改善的机会发展成功的新疗法对心血管疾病。