未来 心脏再生或不是梦!

2016-12-01 15:18 来源: 生物谷
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  【1】eLife:心肌细胞为何不能再生?

  DOI: 10.7554/eLife.05563

  人类和其他所有哺乳动物在出生后不久,大部分心肌细胞复制能力就消失。这个过程是如何发生以及是否能够恢复这种能力甚至再生心肌细胞,这些问题的解答都仍然未知。最近发表在eLife上的一篇研究中,德国的一群科学家们找到了这些问题的一个可能的解释。

  中心体几乎存在于每一个细胞中。近年来许多实验证实,如果中心体不完整,细胞就不能再复制。这个发现后,问题又提升到如果中心体的完整性被操纵的话,在什么程度就可以控制细胞的复制速度?(这针对研究肿瘤细胞这种不受控制复制或有相当重要的意义)而FAU(Friedrich-Alexander-Universit?t Erlangen-Nürnberg)的这群研究者研究了中心体完整性是否在动物界被自然调节,以便控制某些细胞的再生。他们的研究发现,心肌细胞中的中心体在出生后不久就被分解。这分解过程包括各种中心体蛋白质离开中心体并重新定位于细胞核膜上。出生后的心肌细胞无法纤毛再生(ciliogenesis),细胞核膜变成细胞微管组织中心。中心体分解成两个中心粒,失去完整性。他们观察到心肌细胞中心体分解能促进G0 / G1期的细胞期停滞,表明中心体分解是哺乳动物心肌细胞达到有丝分裂后状态所必须的过程,细胞在这后失去了复制的能力。

  【2】Nature:具有再生潜力的心脏细胞

  doi:10.1038/nature12322

  对心脏衰竭患者使用干细胞疗法所存在的障碍包括:难以确保心脏祖细胞分化成功能性心室心肌细胞,以及难以确保能将分化的细胞输送和集成到患者的“心室肌”中。Neil Chi及其同事研究了特定心肌细胞类型在斑马鱼胚胎心脏中分化成密切相关的、但却截然不同的细胞类型的能力。他们发现,分化的心房心肌细胞在心脏受伤时能转变成心室心肌细胞,而且Notch信号作用通道诱导这种再生。这项研究将内源性心脏细胞类群确定为心室再生的一个潜在来源。

  【3】Nature:利用实验室培养的干细胞再生猴子心脏

  doi:10.1038/nature19815

  在一项新的研究中,日本研究人员在实现器官再生中取得重要进展:利用猴子皮肤细胞产生的干细胞让5只患病的猕猴受损的心脏再生。相关研究结果于2016年10月10日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Allogeneic transplantation of ips cell-derived cardiomyocytes regenerates primate hearts”。

  这一实验有助实现提供一种巨大的无争议的再生细胞来源以便将这些细胞移植到心脏病患者体内来治疗这些患者的目标。

  这将会缓解从胚胎中或者从移植受者本身收集干细胞的需求。

  日本研究人员在这项研究中所使用的干细胞是所谓的诱导性多能干细胞(iPSCs)。ipsCs经诱导后产生被称作心肌细胞的心脏细胞。

  ipsCs是通过促进成熟的已特化的人细胞(如皮肤细胞)返回到一种中性的幼年状态,在此状态下,它们能够产生任何其他类型的人细胞。

  【4】Science:新生小鼠心脏短暂的再生潜力

  DOI: 10.1126/science.1200708

  美国德州大学西南医学中心的研究人员在2月25日出版的《科学》杂志上报告说,老鼠实验表明,新生哺乳动物的心脏在受损后完全能够自我愈合,这一发现可为治疗人类心脏病提供新的思路。

  实验中,研究人员将刚出生一周的小鼠15%的心脏切除,结果发现,在3周内,受损的心脏重新完好地长出来,其外观和功能与正常心脏无异。研究人员认为,仍在跳动的未受损的心脏细胞,也就是心肌细胞,是新生细胞的主要来源。这些心肌细胞会停止跳动一段时间并且分裂,从而为心脏提供新鲜的心肌细胞。

  “心脏病是发达国家威胁人们健康的头号杀手,这是我们在寻找心脏病治疗方法的道路上迈出的重要一步。”该研究报告作者之一、内科医学助理教授希沙姆·萨迪克说,“我们发现,新生哺乳动物的心脏能够自我修复,它只是在发育老化的过程中忘记了这一技能。目前的挑战是要找到一种方法来帮助成年后的心脏回想起如何重新进行自我修复。”

  【5】Nature:重大突破!科学家发现低氧环境或许会诱发心脏再生!

  doi:10.1038/nature20173

  正常健康的心肌必须有富含氧气的血液供给,但近日一项刊登于Nature杂志上的研究报告中,来自西南医学中心的研究人员通过研究发现,将小鼠置于极端缺氧的环境中时小鼠也能够进行心肌再生。

  文章中,研究者将小鼠生存环境中所呼吸的氧气的比例逐渐降低到7%(相当于珠穆朗玛峰山顶的氧气浓度),当小鼠在低氧环境中生存两周后,其机体的心肌细胞开始发生分裂和生长了,正常情况下在成体哺乳动物中心肌细胞并不能够进行分裂。此前研究者通过研究发现,新生哺乳动物的心脏有能力再生,这就类似于皮肤在损伤后能够自我修复一样,但随着动物年龄增长,在接下来的数周内,动物机体的心肌再生能力就会失去,也就是说心肌细胞必须“沐浴”在心脏种的富氧环境中。

  研究者Hesham Sadek教授说道,成年人的心脏在心脏病发作后并没有能力进行任何深度修复,这也就是为何心脏病发作对机体会产生永久性的影响,虽然有悖常理,本文研究中研究者发现,明显降低氧气的暴露或许会避开因氧气而引发的细胞损伤,从而就会开启细胞的分裂模式,导致心脏再度生长。

  【6】Cell Reports:研究发现心脏再生细胞的巢穴

  doi:10.1016/j.celrep.2014.06.004

  研究结论最近发表在Cell Reports杂志上,可帮助深入了解心脏如何保持本身,并可能便于寻找到心脏病发作后修复心脏新的策略。

  心脏一直被认为是没有再生能力的器官,Antonis Hatzopoulos博士说:但是,最近的研究结果已经证明,其实低速率的新心脏肌肉细胞生成提示了心脏干细胞的存在。但这些细胞的来源是未知的。

  Hatzopoulos和他的同事推测,位于血管的内皮细胞可能有产生新心脏细胞的潜力。他们知道,内皮细胞在发育过程能产生其他类型的细胞,包括血细胞。

  【7】Nature:科学家揭示心脏受损后心肌再生的细胞学机制

  发表在Nature杂志上的文章称,加利福尼亚大学科学家观测了斑马鱼心脏心室损伤后的动态细胞学事件。该发现表明心脏中有多种类型的细胞具有可塑性,换句话说就是能够转化成新类型的细胞。 该文章的通讯作者加利福尼亚大学医学院教授Neil Chi博士称,该研究更重要的发现是在心肌受损后有一种细胞能够再生心肌。

  【8】PNAS:可用于心脏再生的创新性“工具”

  doi:10.1073/pnas.1608256113

  心血管疾病是引发美国人群死亡的主要原因,每年都有四分之一的人死于心血管疾病,而且患者心脏病发作后5年的生存率不如大多数癌症,目前患者遭遇的最大问题就是其机体并不能进行有效的损伤后修复,近日来自休斯顿大学的研究者通过研究在此领域获得了巨大进展。研究者开发了一种新型策略来帮助患者进行心脏肌肉的再生,相关研究刊登于国际杂志PNAS上。

  人类的心脏是一种并不能进行再生的器官,而且心肌细胞的数量会随着年龄增长而不断下降,在损伤期间细胞就会流失,比如心脏病发作等,损伤的细胞通常会被结缔组织移除,这称之为纤维化过程,该过程会导致心脏泵血功能的却是,而这就是心脏疾病同癌症一样死亡率较高的主要原因。

  为了找到一种解决方法,研究者Liu和其同事对胚胎中心脏形成的机制进行了研究,他们非常好奇他们所发现的新型调节子是否能够将人类的成纤维细胞转化为心脏肌肉细胞。研究者Schwartz说道,我们首次通过研究来将人类的成纤维细胞转化为心肌细胞,而且我们希望这些microRNA调节子应该具有潜在的活性。

  【9】周斌小组揭示哺乳动物心脏再生调控机制

  中科院上海生科院营养科学研究所周斌课题组发现,转录因子GATA4可通过调节一个在心脏中特异表达的分泌型因子FGF16,来维持心脏的修复能力,并对损伤后引起的心肌肥厚起到一定抑制作用。这项工作为心肌损伤修复和病理性心肌肥大的临床治疗提供了理论基础。相关研究论文已在线发表于《发育学》杂志。

  哺乳动物的心脏一直以来被认为是终末分化的器官,不具有再生能力。但最新研究发现新生小鼠的心脏具有短暂的再生潜能,然而这种再生能力在出生一周后就消失了。阐明这个短暂再生过程中的分子调控机制,重新激活心脏修复相关基因的表达,对心肌损伤后心衰的预防有非常重要的意义。

  【10】PNAS:年轻人心肌细胞可以再生

  doi:10.1073/pnas.1214608110

  年轻人心肌细胞增殖促进了出生后心脏生长。其结果发表在了2013年1月7号至1月11号的最新的《美国国家科学院院刊》(PNAS)网络版上。

  波士顿儿童医院研究人员首次发现,年轻人(婴儿、儿童、青少年)能够产生新的心肌细胞。这些发现驳斥了长期公认的观念:出生后人类心肌增长只是单一的现存细胞的扩大(而不是心肌细胞数量的增长)。同时这些研究结果也提高了科学家通过刺激心肌细胞再生治疗损伤心肌的可能性。

  研究由波士顿儿童医院心内科的Bernhard Kühn博士主持。Kühn博士和它的团队从2009年开始研究健康人的心脏标本,这些人年龄波动范围在0到59岁。在用了很多实验室检测方法后,他们证实:这些人的心肌细胞在出生后还在分裂,在增加心肌细胞数量上起到了重要作用。心肌细胞再生速率在婴儿期最高,之后开始下降,在青少年发育急速期又开始升高,并且持续到大约20岁。这些结果强有力的说明,心肌细胞(组成心肌的细胞)增殖在健康年轻人心脏增长发挥了很大作用。

  【11】Lancet:世界首次利用干细胞治疗再生出健康心肌

  doi:10.1016/S0140-6736(12)60195-0

  来自Cedars-Sinai心脏研究所的临床试验结果表明,给病人注入他们自己的心脏来源细胞有助于受损心脏再生出健康心肌。

  心脏病发作会在心肌留下疤痕。对接受实验性干细胞治疗的病人而言,这种疤痕大小显著地减少,而且健康心肌发生相当大的增加。

  在接受干细胞治疗一年后,接受细胞治疗的病人心脏中疤痕大小减少24%到12%不等(平均下降率约50%)。而没接受干细胞治疗的对照组病人心脏中疤痕大小没有减小。该研究的最初目标是证实其安全性,也想寻找关于这种治疗方法可能溶解疤痕与再生受损心肌的证据。尽管心脏病病人细胞治疗试验已有十年时间,但是之前一直没有取得这么好的结果。过去,我们能做的所有事情就是通过迅速打开被阻塞的动脉来最小化心脏损伤。现在,此研究表明存在一种再生治疗法,这种疗法确实可能逆转心脏病发作引起的损伤。