利用有袋动物的心脏再生能力

日本理化研究所生物系统动力学研究中心(BDR)的研究人员发现，新生有袋动物的心脏如何能保持数周的再生能力。利用这些知识，研究小组能够修复出生一周后受损的小鼠心脏。这项研究结果发表在科学杂志《Circulation》上，预计将对再生心脏药物的发展做出贡献。

　　

   

   

图:这项研究发现，负鼠的心脏能够在出生后2周再生，因为AMPK活性仍然不活跃。将这一知识应用到小鼠身上，研究人员能够通过阻断AMPK活性来延长小鼠心脏在出生后再生的时间。    

日本理化研究所生物系统动力学研究中心(BDR)的Wataru Kimura和他的同事们发现了新生有袋动物的心脏是如何在数周内保持再生能力的。利用这些知识，研究小组能够修复出生一周后受损的小鼠心脏。这项研究结果发表在《Circulation》杂志上，有望为再生心脏药物的发展做出贡献。

心脏病是人类死亡的主要原因，并与许多其他继发性疾病有关。对于人类和其他哺乳动物来说，受损的心肌——比如在心脏病发作后发生的心肌——不能自然修复，因为成熟的心肌细胞不能再生。和所有的组织再生一样，心脏修复需要新细胞的诞生，而这只能通过细胞分裂的过程发生，即一个细胞变成两个细胞。在大多数哺乳动物的心脏中，肌肉细胞在出生后仍有可能分裂，但几天后就会迅速消失。

然而，与其他哺乳动物不同的是，像袋鼠和考拉这样的有袋动物出生时发育不全，它们的许多内部器官在出生后会继续生长，包括心脏。然而，人们对它们的心脏再生能力知之甚少。理研研究所BDR的研究小组假设，这种产后心脏生长是可能的，因为有袋动物的心肌细胞保留了分裂的能力，这将允许它们的心脏在受伤后再生。他们开始在负鼠身上验证这一理论。

他们观察到负鼠的心脏在出生后继续生长数周。他们发现，两周大的负鼠的心脏与一天大的小鼠的心脏相似，而且负鼠的心肌细胞在出生后持续分裂数周。实验诱导的这个年龄的心脏损伤在一个月内就能自我修复，这表明只要心脏细胞继续分裂，心脏就能修复。这些结果证实了他们的假设，正如木村指出的那样，“负鼠出生后超过两周的心脏再生是迄今为止所观察到的哺乳动物中持续时间最长的。”

下一步是弄清楚为什么这在负鼠身上是可能的，而不是在小鼠身上。基因表达比较显示，两周大的负鼠与只有几天大的小鼠相似。接下来，研究人员寻找在心脏再生不再可能的时候，两种动物的基因表达发生的变化。共同的因素是一种叫做AMPK的蛋白质。进一步的实验表明，在小鼠和负鼠中AMPK的激活与心肌细胞分裂的停止相吻合。因此，下一个假设是，抑制AMPK或其工作能力可以延长心脏再生的可能性。正如木村解释的那样，“如果我们能够利用决定心脏再生能力的分子途径，我们应该能够建立治疗心血管疾病的新治疗方法。”

他们在负鼠和小鼠身上测试了这一假设，并在两种情况下都成功了。特别是，给新生小鼠注射AMPK抑制剂可以让出生后一周被实验损坏的心脏再生和恢复正常功能，留下最小的疤痕。因此，研究人员能够利用他们从有袋动物身上学到的知识，诱导普通哺乳动物的心脏再生。

下一步的研究议程是找出是什么触发了小鼠而不是负鼠在出生时的AMPK表达。木村说:“一个重要而令人兴奋的问题是，新生儿有袋动物如何在子宫外环境中保持再生能力。”“这些答案可能会导致诱导成人心脏再生的疗法。”

文章标题

Prolonged myocardial regenerative capacity in neonatal opossum