哈佛大学最新研究揭示心脏如何开始跳动
哈佛大学最新研究揭示心脏如何开始跳动在对斑马鱼进行的一项研究中，研究小组发现，随着钙含量和电信号的增加，心脏细胞会突然同时开始跳动。此外，研究人员还发现，每个心脏细胞都有自行跳动的能力，不需要起搏器，而且心跳可以从不同的地方开始。这些发现最近发表在《自然》杂志上。共同第一作者、哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所系统生物学教授肖恩-梅加森（SeanMegason）说："人们如此重视心脏的跳动，以至于它长期以来一直是研究的焦点，但这是我们第一次能够以如此高的分辨率深入研究它。"对于好奇心旺盛的生物学家来说，了解心跳的基本机制可能本身就很有趣，但这对于了解在调节心跳的心脏系统发育不正常或开始失灵的情况下发生了什么也至关重要。共同第一作者、哈佛大学化学与化学生物学和物理学教授亚当-科恩（AdamCohen）说："在人的一生中，心脏大约要跳动30亿次，而且绝不能休息。我们想看看这台不可思议的机器是如何首次开启的。"研究人员并不是要研究心脏是如何开始跳动的。相反，他们正在寻找一个科学问题，将科恩实验室在电活动成像方面的专长与梅加森实验室在研究发育中的斑马鱼细胞如何学会交流与合作方面的兴趣结合起来。他们的研究方向直指心脏。研究人员意识到，尽管从亚里士多德对小鸡的观察开始，对发育中的心脏进行了数千年的研究，但心脏细胞如何开始跳动的细节仍然是一个谜，而他们有可能解开这个谜。"我们想回答一个基本问题：心脏细胞是如何从静止到跳动的？"梅加森解释道。"心脏开始跳动是千载难逢的事件，但它是如何发生的并不明显。"这是一项探索性研究，因此他们不知道会发现什么。他们推测，也许是几个细胞开始跳动，跳动区域慢慢扩大；也许是心脏的不同部分开始独立跳动，最终合并；也许是心脏开始时跳动微弱，随着时间的推移逐渐增强。结果发现，答案都不是。研究人员利用荧光蛋白和高速显微镜成像技术，捕捉到了发育中的斑马鱼胚胎心脏细胞中钙含量和电活动的变化。他们惊奇地发现，所有心脏细胞突然从不跳动过渡到跳动--其特征是钙离子和电信号同时出现尖峰--并立即开始同步跳动，就像有人打开了开关一样。进一步的实验表明，每次心跳时，心脏的一个区域会首先发动，引发一股电流，这股电流迅速流过其他细胞，促使它们跟随跳动。有趣的是，不同斑马鱼的心跳是从不同的点开始的，这表明最先起火的细胞并不独特。这一发现与直觉相反，因为成体心脏中的细胞表现不同。第一作者比尔-贾（BillJia）是科恩和梅格森实验室的联合研究生，他说："在成体心脏中，有一群专门的起搏细胞驱动心脏跳动，而胚胎心脏中的大多数细胞都有自行跳动的能力，因此很难预测第一次跳动的位置。"由于心脏细胞是在瞬间开始跳动的，因此它们必须在第一次心跳之前就发展出跳动和感知邻近细胞跳动的能力--Megason把这比作一支军队在没有练习之前就必须开始同步行军。贾补充说："心脏首先要学会如何在没有时钟的情况下保持步调一致，单个细胞首先要学会合作，而不需要就各自的角色达成一致。有规律的心跳非常重要，但在生命之初，心跳很快就从看似一团糟的状态组织起来了。发育中的斑马鱼为研究心脏提供了一个方便的模型，因为它们是透明的，生长迅速--只需24小时就能产生心跳--而且可以通过十几个摄像头进行成像。不过，梅加森认为，相同的发育过程可能在包括人类在内的不同物种间是一致的。研究小组指出，这一发现为进一步了解不同物种的心跳发育过程打开了一扇大门，或许有一天能揭示人类心律失常等心律不齐是如何产生的。通过观察心脏的发育过程，我们可以看到不同的控制机制是如何分层的，这可能会告诉我们如果这些机制崩溃会发生什么。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387369.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387369.htm
