成人心臟缺乏心臟干細(xì)胞
一個細(xì)胞接一個細(xì)胞地尋找心臟干細(xì)胞的研究結(jié)果是空白的,這表明先前暗示心臟干細(xì)胞存在的研究是錯誤的。更重要的是,心臟干細(xì)胞的缺失表明,由于心臟病發(fā)作而失去的心肌是無法替代的。
位于荷蘭的Hubrecht研究所的科學(xué)家們報告了這一發(fā)人深省的發(fā)現(xiàn)。由赫布萊希特研究所(Hubrecht Institute)的研究組組長、烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心(University Medical Center Utrecht)的分子遺傳學(xué)教授漢斯·克利弗斯(Hans Clevers)領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們本周在《美國國家科學(xué)院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上發(fā)表了他們的研究成果。
Hubrecht研究所的科學(xué)家們與來自里昂高等師范學(xué)院和倫敦弗朗西斯克里克研究所的同事們一起,描述了他們?nèi)绾卧谛∈笮呐K中應(yīng)用干細(xì)胞功能的最廣泛、最直接的定義:細(xì)胞通過細(xì)胞分裂來替代失去的組織的能力。在心臟中,這意味著任何在心臟病發(fā)作后能夠產(chǎn)生新的心肌細(xì)胞的細(xì)胞都被稱為心臟干細(xì)胞。
為了找到心臟干細(xì)胞,科學(xué)家們利用先進的分子和基因技術(shù),繪制了心肌梗死前后心臟細(xì)胞分裂的“細(xì)胞-細(xì)胞”圖。這項工作的細(xì)節(jié)發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》的一篇文章《受損小鼠心臟中增殖細(xì)胞及其后代的分析》(Profiling proliferation cells and their progeny in damaged murine heart)中。
這篇文章的作者在他們的論文的預(yù)發(fā)表版本中指出:“循環(huán)的心肌細(xì)胞只在出生后的早期生長階段得到了強有力的觀察,而在勻漿和受損的成年心肌中循環(huán)的細(xì)胞代表了各種非心肌細(xì)胞類型。”表達(dá)類follistatin蛋白1 (FSTL1)的增生性損傷后成纖維細(xì)胞與新生兒心臟成纖維細(xì)胞非常相似,形成纖維化瘢痕。成纖維細(xì)胞中FSTL1基因的缺失導(dǎo)致心肌損傷后破裂。
最終,研究人員沒有發(fā)現(xiàn)任何證據(jù)表明存在靜止循環(huán)的干細(xì)胞群,其他類型的細(xì)胞向心肌細(xì)胞轉(zhuǎn)分化,或心肌細(xì)胞在心肌損傷后大量增殖。
大多數(shù)動物和人類的組織都含有干細(xì)胞,這些干細(xì)胞可以在組織損傷時發(fā)揮作用:它們可以迅速產(chǎn)生大量的子細(xì)胞來替代失去的組織細(xì)胞。然而,心臟組織的表現(xiàn)似乎有所不同。根據(jù)這項新的研究,受損的心臟包含許多類型的分裂細(xì)胞,但沒有一種能夠生成新的心肌。事實上,過去研究中的許多“錯誤線索”現(xiàn)在都可以解釋:以前被稱為心臟干細(xì)胞的細(xì)胞,現(xiàn)在被證明可以生成血管或免疫細(xì)胞,但卻不能生成心肌。因此,得出一個發(fā)人深省的結(jié)論:心臟干細(xì)胞不存在。
作者做了第二個重要的觀察。與心肌細(xì)胞混合的結(jié)締組織細(xì)胞(也稱為成纖維細(xì)胞)通過進行多次細(xì)胞分裂對心肌梗死作出強烈反應(yīng)。在此過程中,它們會產(chǎn)生疤痕組織來替代失去的心肌。
雖然這種瘢痕組織不含肌肉,因此對心臟的泵功能沒有貢獻,但纖維化瘢痕將梗死區(qū)域“粘合在一起”。事實上,當(dāng)疤痕組織的形成被阻斷時,老鼠就會死于急性心臟破裂。因此,雖然瘢痕形成通常被認(rèn)為是心肌梗死的負(fù)面結(jié)果,但作者強調(diào)瘢痕組織的形成對維持心臟完整性的重要性。
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