利用诺奖技术 发现心脏再生

　　

生物通报道：来自澳大利亚蒙纳士大学（Monash University）解剖与发育生物学系，阿得雷德大学（The University of Adelaide），美华盛顿大学等多处研究机构的研究人员发现受损哺乳动物胚胎心脏会增加心脏肌细胞的生成，帮助心脏的再生。这一研究成果公布在《Developmental Cell》杂志上。

文章的通讯作者，华盛顿大学的Timothy Cox博士表示，“哺乳动物心脏具有自我修复的能力”，“这对于胚胎发育过程十分重要。”

在之前的研究中，研究人员就发现两栖类动物的受损胚胎心脏的心肌细胞（cardiomyocyte）具有再生能力，但是还并未在哺乳动物中发现相似的功能。这一新研究表明哺乳动物心脏即使其一半的心肌细胞受损，也可以再生心脏细胞。

宾州大学医学院的Michael Parmacek博士（未参与这一研究）认为，“这项研究成果的新颖之处在于发现受损心脏能提高增殖的比率，从而有效的修复心脏。”

Cox和他的同事首先获得了一个模拟患有心脏病的胚胎心脏的小鼠敲除模型：利用带有一个荧光蛋白的报告基因抑制编码关键酶（生产metabolic heme蛋白）的基因，没有这个酶，心肌细胞就失去了功能。由于这个基因是X连锁的，因此只有敲除的雌性存活，因为它们的第二条性染色体还有一半的这个基因的表达，也就是说动物体内一半的细胞是受损的。

研究人员计算了荧光细胞的数目，记录下每一个胚胎心脏中受损组织的数量，然后追踪这些细胞，结果发现只有10％的受损组织。这些胚胎小鼠的心脏能够在受损细胞周遍再生新的组织，并且发育成功能完备的心脏。

但是一旦小鼠长大，还是有很多会死于失序症，而其它的也会患上心脏病，者说明心脏再生不能完全消除受损细胞的伤害。Parmacek表示，相反，胚胎心肌的正常再生能力会由于存在受损细胞而得以加强，Cox等人下一步将识别这些细胞信号。

Parmacek认为，“这确实是一个很好的模型，能用于人类心脏疾病的治疗”。

原文摘要：

Compensatory Growth of Healthy Cardiac Cells in the Presence of Diseased Cells Restores Tissue Homeostasis during Heart Development

Energy generation by mitochondrial respiration is an absolute requirement for cardiac function. Here, we used a heart-specific conditional knockout approach to inactivate the X-linked gene encoding Holocytochrome c synthase (Hccs), an enzyme responsible for activation of respiratory cytochromes c and c1. Heterozygous knockout female mice were thus mosaic for Hccs function due to random X chromosome inactivation. In contrast to midgestational lethality of Hccs knockout males, heterozygous females appeared normal after birth. Analyses of heterozygous embryos revealed the expected 50:50 ratio of Hccs deficient to normal cardiac cells at midgestation; however, diseased tissue contributed progressively less over time and by birth represented only 10% of cardiac tissue volume. This change is accounted for by increased proliferation of remaining healthy cardiac cells resulting in a fully functional heart. These data reveal an impressive regenerative capacity of the fetal heart that can compensate for an effective loss of 50% of cardiac tissue.