科学家发现一个关键的心脏修复基因

科学家发现一个关键的心脏修复基因一个国际研究小组宣布他们已经发现了心脏病发作后心脏损伤愈合中的一个关键基因。这项发表在《自然-心血管研究》杂志上的研究表明，一类被称为糖皮质激素的类固醇激素，在出生后促进细胞成熟，同时抑制细胞增殖，可能是心脏病发作后心肌无法恢复的部分原因。“我们的结果显示，糖皮质激素作为心脏再生能力的一个重要制动器：对它们的抑制在修复受损的心脏组织方面显示出有希望的结果，”协调这项研究的博洛尼亚大学实验、诊断和专科医学系教授GabrieleD'Uva解释说。“这是一个特别有意义的发现，它在未来可能导致有效的治疗，以改善心脏病患者的心脏状况。”心脏病一直是全球主要死因之一。这部分是由于心脏组织不能像其他身体组织一样再生的事实。心肌细胞在心肌梗塞期间死亡，被无法收缩的疤痕组织所取代。如果损伤严重，可能会导致心力衰竭，即心脏无法泵送足够的血液来满足身体的需求。这种情况的结果有可能产生一些有害的影响，包括心源性猝死。由于新生儿的呼吸和循环系统经历了快速和重大的改变，以实现从宫内到宫外的转变，心脏组织缺乏再生能力是出生后的一个持续特征。在新生的心脏中，心肌细胞特别变得更加专门化；它们不再能够分裂并停止扩大尺寸。D'Uva教授证实说：“与我们身体的大多数组织相比，它们在整个生命过程中都会自我更新，而成年后的心脏组织的更新率极低，几乎不存在。”这是由于心肌细胞的增殖率非常低，而且这种组织中没有大量的“干细胞”：因此，由心肌梗塞等引起的心脏严重损伤是永久性的。为了找到一种方法来扭转心脏的这种再生能力，科学家们把重点放在了糖皮质激素上：这是一类在发育、代谢和维持平衡以及处理压力情况方面发挥重要作用的激素。在为出生做准备时，糖皮质激素被认为可以诱导肺部成熟。然而，研究人员意识到，将新生儿心肌细胞暴露在这些激素下会诱发细胞失去增殖能力。因此，他们分析了出生后第一周的心脏组织，发现糖皮质激素受体（GR）的数量增加。这表明，糖皮质激素的活性在出生后不久就会增加。这导致了一个假设，即糖皮质激素可能负责心肌细胞的成熟，而不利于其复制和再生能力。这一观点现在已经用复杂的分子生物学技术在动物模型中得到了证明。删除GR受体导致心肌细胞的分化减少，即它们仍处于不成熟状态，这导致它们分裂成新的心肌细胞的数量增加。研究人员还解释了负责糖皮质激素复制阻断的分子机制，这是由于对细胞能量代谢的调控。“糖皮质激素受体的缺失已被证明能增加心肌细胞在心肌梗塞后的复制能力，在几周内促进心脏再生的过程，”D'Uva教授确认说。“通过服用一种已经被批准用于人类临床的GR受体抑制剂药物，也得到了类似的结果。”该研究小组现在的目标是测试与其他促进再生的刺激物的潜在协同效应，以便提出更有效的心脏再生策略--这一结果可能会帮助全世界数百万的患者。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302241.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302241.htm

德国培育出与人类胚胎心脏相似的“微型心脏” 直径0.5毫米

德国培育出与人类胚胎心脏相似的“微型心脏”直径0.5毫米据新华社报道，德国研究人员用干细胞培育出与人类早期胚胎心脏相似的“微型心脏”，可帮助深入理解心脏发育过程，寻找治疗心脏疾病的新方法。德国慕尼黑理工大学日前发布新闻公报说，该校团队培育的这种“微型心脏”直径仅0.5毫米，在电刺激下能像人类心脏腔室一样收缩。它是第一种同时包含心肌细胞和心外膜细胞的类器官，研究人员称其为“心外膜类器官”并进行了多项分析，相关论文分别发表于英国《自然·通讯》和《自然·生物技术》杂志上。据介绍，类器官是由干细胞通过分化和自组织形成的三维细胞结构，具有人体相应器官的部分特定功能和构造，对发育生物学研究、疾病建模、药物筛选等有重要价值。位于心脏外层的心外膜细胞在发育过程中起着决定性作用，它们能转化成多种类型的心脏细胞，对心脏腔室的形成也很重要。人类受精卵发育三个星期后，心脏开始形成，人们对这一阶段心脏发育的了解还很少。研究团队使用具有较强分化能力的人类多能干细胞，用离心机使约3.5万个细胞聚集成球，然后用调控胚胎发育的信号分子维甲酸刺激干细胞。通过控制维甲酸的剂量和添加时间，成功使细胞球发育出类似早期心脏的结构。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353333.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353333.htm

科学家揭示斑马鱼如何修复受损的心脏

科学家揭示斑马鱼如何修复受损的心脏当一个人心脏病发作而没有得到及时治疗时，心肌细胞会因缺氧受损并开始死亡。疤痕组织生长，由于我们不能制造新的心肌细胞，心脏就不能像它应该的那样有效地泵送。然而，对于像斑马鱼这样的低等脊椎动物来说，情况却完全不同：它们可以再生器官，包括其心脏。柏林医学系统生物学研究所（BIMSB）定量发育生物学实验室负责人JanPhilippJunker教授说：“我们想找出这种小鱼是如何做到的，以及我们是否可以从中学习。”研究人员在DanielaPanáková博士的帮助下，在斑马鱼的心脏中模拟了心肌梗塞的伤害，DanielaPanáková博士是MDC发育和疾病中电化学信号实验室的负责人。他们利用单细胞分析和细胞谱系树监测心肌细胞的再生情况。他们的研究结果最近发表在《自然-遗传学》上。研究人员将斑马鱼一毫米大小的心脏暴露在一根冷针下几秒钟，同时在显微镜下观察它。针接触到的任何组织都会死亡。与那些心脏病发作的人相似，这导致了炎症反应，随后是成纤维细胞产生的瘢痕。“令人惊讶的是，对伤害的直接反应非常相似。但是，虽然人类的过程在这一点上停止了，但它在鱼体内继续进行。它们形成新的心肌细胞，这些心肌细胞能够收缩，”Junker说。他继续说：“我们想确定来自其他细胞的信号，并帮助驱动再生。”Junker的团队使用单细胞基因组学来搜索受伤的心脏，寻找健康斑马鱼心脏中不存在的细胞。研究人员发现了三种瞬间被激活的新成纤维细胞类型。尽管与其他成纤维细胞有着相同的外观，但这些被激活的细胞有能力读取各种额外的基因，这些基因参与了蛋白质的形成，如胶原蛋白12等结缔组织因子。在人类中，纤维化，也被称为瘢痕，被认为是心脏再生的障碍。然而，一旦被激活，成纤维细胞似乎是该过程的关键。当Panáková使用基因技巧关闭斑马鱼中表达胶原蛋白12的成纤维细胞时，它们的重要性就变得很明显了。结果是：没有再生。Junker认为，成纤维细胞负责发出修复信号是有道理的。他说：“毕竟，它们就在受伤的地方形成。”为了确定这些被激活的成纤维细胞的来源，Junker的团队使用一种名为LINNAEUS的技术制作了细胞系树，他的实验室在2018年开发了这种技术。LINNAEUS与遗传疤痕一起工作，这些疤痕共同作用于每个细胞的来源，就像一个条形码。“我们使用CRISPR-Cas9基因剪刀创造这个条形码。如果在受伤后，两个细胞有相同的条形码序列，这意味着它们是相关的，”Junker解释说。研究人员确定了两个暂时激活的成纤维细胞来源：心脏外层（心外膜）和内层（心内膜）。产生胶原蛋白12的细胞只在心外膜被发现。多名MDC研究人员在整个研究过程中进行了合作--从鱼的实验，到遗传分析，再到结果的生物信息学解释。SaraLelek说：“对我来说，最激动人心的事情是看到我们的学科如何相互补充，以及我们如何在活体动物上验证生物信息学的结果，”她是该研究的主要作者，负责动物试验。“这是一个大项目，让我们都能贡献自己的专业知识。我...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313317.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313317.htm

科学家通过重新规划小鼠的新陈代谢成功使受损心脏再生

科学家通过重新规划小鼠的新陈代谢成功使受损心脏再生心脏病发作或受到其他损伤后，心脏会用纤维疤痕组织重新修补，这有助于短期内将器官固定在一起，但这一部分不会和心肌细胞一样跳动。随着时间的推移，这会导致各种问题，从进一步的心脏病发作到最终的心力衰竭。心肌细胞与其他组织的主要区别之一在于它们的能量代谢。人体中的大多数组织通过一种叫做糖酵解的过程从糖中获取能量，但心脏却从脂肪中获取能量，这就是所谓的脂肪酸氧化。事实证明，这可能是开启心脏细胞再生的关键。这项研究的作者李翔和袁学军说："众所周知，能够再生心脏的动物物种主要使用糖和糖酵解作为心肌细胞的燃料。人类心脏在发育早期也主要使用糖酵解，但随后转而使用脂肪酸氧化，因为它能产生更多能量。随着出生后能量生产的转换，许多基因的活性发生了变化，细胞分裂活性也随之丧失。能量产生的个别代谢物对调节基因活动的酶的活性也有重要作用。因此，我们希望通过重新规划能量代谢来引发基因活动的变化，从而重新开启心肌细胞的细胞分裂能力"。为了在小鼠身上验证这一想法，研究小组关闭了一个名为Cpt1b的基因，该基因是脂肪酸氧化的关键。果然，这些小鼠的心脏开始生长，细胞数量在实验过程中几乎翻了一番。接下来，研究人员诱发缺乏Cpt1b的小鼠心脏病发作，然后让它们的心脏重新获得富含氧气的血液。这模拟了心脏病发作后接受支架治疗的病人。研究小组说，几周后，与对照组相比，试验小鼠心脏组织的瘢痕大大减少，心脏功能几乎恢复到心脏病发作前的水平。经过仔细观察，研究人员确定了这种效果背后的机制。关闭该基因会触发一个级联，有效地将心肌细胞重置为不太成熟的状态，使它们能够再生。当然，现阶段这只是在小鼠身上进行的概念验证，但研究小组表示，这可能是一条应用于人类的途径。应该可以开发出阻断Cpt1b所产生的酶的活性的药物，从而模拟患者需求的效果。不过，这离临床应用还很遥远。其他研究发现，利用干细胞或mRNA再生心脏也取得了成功。这项研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392175.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392175.htm

科学家发现一种常见的口腔病原体会增加心脏病发作的损害

科学家发现一种常见的口腔病原体会增加心脏病发作的损害科学家们发现，导致牙龈疾病的牙龈卟啉单胞菌会干扰自噬体和溶酶体的合并。这种干扰会加剧心脏组织的重组，增加心脏病发作后心脏破裂的风险。这项由东京医科齿科大学进行的研究最近发表在《国际口腔科学杂志》（InternationalJournalofOralScience）上，它揭示了一种常见的口腔病原体会阻碍冠心病发作后心肌细胞的自我修复。冠心病发作时，冠状动脉的血流会受阻，导致心肌的营养和氧气供应不足，最终导致心肌细胞死亡。为了防止这种情况的发生，心肌细胞会利用一种称为自噬的过程来处理受损的细胞成分，防止它们导致心脏功能障碍。银杏蛋白酶对异噬和自噬的双重抑制作用，P.g.释放的Gingipain能裂解VAMP8，从而通过阻止自噬体-溶酶体融合来抑制自噬作用，而自噬作用会导致心脏功能障碍。资料来源：东京医科大学心血管内科关于牙龈卟啉单胞菌的主要发现"以前的研究表明，在心肌梗死闭塞部位检测到的牙龈卟啉单胞菌这种牙周病原体会加剧梗死后心肌的脆性，"该研究的第一作者YukaShiheido-Watanabe说。"然而，这种影响的内在机制仍然未知"。为了研究这个问题，研究人员创造了一种不表达gingipain的牙龈脓杆菌，gingipain是牙龈脓杆菌最强大的毒力因子，早前的一项研究表明，gingipain可以抑制细胞在受到损伤时发生程序性细胞死亡。他们随后用这种细菌感染了心肌细胞或小鼠。自噬干扰与心肌细胞功能障碍"结果非常明显，"通讯作者YasuhiroMaejima解释说。"感染了缺乏gingipain的突变细菌的细胞的存活率远远高于感染了野生型细菌的细胞。此外，感染野生型牙龈弧菌的小鼠心肌梗死的影响明显比感染缺乏gingipain的突变型牙龈弧菌的小鼠严重得多"。对这一影响的更详细研究表明，gingipain会干扰自噬体和溶酶体这两种细胞成分的融合，而这一过程对自噬至关重要。在小鼠体内，这导致心肌细胞体积增大，通常会被清除出细胞以保护心肌的蛋白质积聚。Shiheido-Watanabe说："我们的研究结果表明，感染产生gingipain的牙龈脓疱疮杆菌会导致自噬体过度积累，从而导致细胞功能障碍、细胞死亡，最终导致心脏破裂。"鉴于牙龈脓疱病似乎对心脏病发作后心肌的自我恢复能力有很大影响，治疗这种常见的口腔感染有助于降低致命性心脏病发作的风险。参考文献：《牙周病原牙龈卟啉单胞菌通过抑制自噬体-溶酶体融合损害梗死后心肌》，作者：YukaShiheido-Watanabe、YasuhiroMaejima、ShunNakagama、QintaoFan、NatsukoTamura和TetsuoSasano，2023年9月18日，《国际口腔科学杂志》。DOI:10.1038/s41368-023-00251-2...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1403365.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1403365.htm

科学家在实验室的培养皿中培养出迷你眼睛来研究失明问题

科学家在实验室的培养皿中培养出迷你眼睛来研究失明问题就像所有器官一样，这些眼睛一开始是由捐赠者收集的成人皮肤细胞。科学家们能够将这些皮肤细胞变成所谓的诱导多能干细胞（iSPCs），然后可以哄骗它们形成特定的细胞类型。由此产生的迷你器官是三维模型，比培养出的扁平的标准细胞更准确地模仿真实事物，使科学家能够用它们来研究发育、疾病和药物。在这种情况下，伦敦大学学院（UCL）的研究人员想观察他们是否能让感光的视杆细胞排列成层，就像它们在视网膜中出现的那样。结果他们取得了成功，研究小组能够利用单细胞RNA测序技术，对这些细胞进行比以往更详细的成像。该研究的第一作者YehChwanLeong博士说："要研究病人视网膜上无法触及的微小神经细胞是很困难的，因为它们是如此错综复杂地连接在一起，并精巧地安置在眼睛的后面。通过使用一个小的皮肤活检，我们现在有技术将细胞重新编程为干细胞，然后创造出实验室生长的视网膜，其DNA与我们的病人相同，因此具有相同的遗传条件。"这里所说的遗传条件是厄舍尔综合征，这是一种罕见的先天性缺陷，可能会使婴儿出生时就失聪，并且到成年时视力会退化。通过从患有和不患有厄舍尔综合症的捐赠者身上培育迷你眼睛，该团队能够观察到两者之间的差异。这最终可以为这种疾病的新疗法提供线索，也可以为其他疾病如视网膜色素变性提供线索。在未来的工作中，该团队计划使用更广泛的患者样本培育更多的迷你眼睛，并在它们身上测试不同的药物。该研究发表在《干细胞报告》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333519.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333519.htm