斑马鱼心脏再生的关键被发现

杜克大学医学中心的科学家们发现，当斑马鱼心脏的一部分被切除时，伤口中形成的大量干细胞与覆盖伤口的保护细胞层之间的动态相互作用会刺激新的功能性心脏组织的再生。

科学家们进一步发现，关键的生长因子促进了细胞群和保护层之间的相互作用，促进了新心肌的形成。

许多细胞生物学家认为，再生受损心脏组织的能力可能存在于所有脊椎动物物种中，但由于未知的原因，哺乳动物在进化过程中“关闭”了这种能力。

杜克大学的科学家们说，斑马鱼可以提供一个模型，帮助研究人员找到解锁哺乳动物休眠再生能力的关键，这样的进步可能会导致人类心脏受损的潜在治疗方法。

“如果你观察自然界，就会发现许多不同类型的生物，如蝾螈、蝾螈和斑马鱼，都有很强的再生丢失或受损组织的能力，”该研究小组的高级研究员肯尼斯·波斯博士说。该研究小组于2006年11月3日在《科学》杂志上发表了这一发现《细胞》杂志．

Poss补充说:“有趣的是，一些物种有再生附属物的能力，而即使是非常接近的物种也没有。”

“这让我们相信，在进化过程中，再生是一些物种失去的东西，而不是其他物种获得的能力。关键是要找到一种‘开启’这种再生能力的方法。”

Poss说，科学家们此前曾怀疑斑马鱼是通过直接分裂损伤附近现有的心肌细胞来再生心脏组织的。

然而，Poss和同事们发现，这个过程更接近于蝾螈再生失去肢体的过程。

在蝾螈身上，受伤的部位会聚集大量未分化的干细胞或祖细胞，这些细胞是未成熟的细胞，有可能转化为其他类型的细胞。

这团未分化的细胞被称为胚基。当祖细胞收到正确的生化信号时，它们就会变成不同的细胞类型，比如骨骼、肌肉和软骨，从而形成新的肢体。

Poss认为，当从斑马鱼身上切除一部分心脏组织时，损伤部位就会形成胚基。

然而，如果不与胚芽上形成的“心外膜”细胞层相互作用，祖细胞将无法实现其全部再生潜力。整个心脏被一层叫做心外膜的膜包裹着。

在受伤后的第三天，心外膜细胞开始覆盖受伤部位，这一过程大约需要两周时间。

研究人员在实验中发现，胚泡内的前体细胞开始分化为心肌细胞，并在受伤后的前三到四天内增殖。

Poss说:“在受伤的几天内，我们发现心外膜覆盖物中某些基因的表达显著增加。”

“这些基因通常只在心血管系统的胚胎发育期间表达。”

“心外膜细胞动员起来，覆盖伤口和胚芽，并帮助提供新的血管，为新的心肌生长创造一个保护生态位。”

研究人员发现，胚细胞和心外膜之间的生化信号部分是由一种叫做成纤维细胞生长因子的蛋白质控制的，这种蛋白质与伤口愈合和胚胎发育有关。

Poss说:“当我们在斑马鱼模型中阻断成纤维细胞生长因子的信号时，我们发现再生达到一定程度后就停止了。”

“新血管显示，新再生细胞的入侵能力较差，阻止了新心肌的形成。”

Poss说，对斑马鱼心脏再生过程的持续了解可能会导致修复因疾病或心脏病发作而受损的人类心肌的疗法。

Poss说:“在哺乳动物心脏中已经发现了多种类型的祖细胞，但当受损时，它很少或没有再生。”

“相比之下，斑马鱼在心脏损伤后会产生强烈的再生反应。”

“未来对斑马鱼的研究可以帮助我们发现为什么哺乳动物缺乏这种再生能力，以及刺激这种能力的潜在方法。”