研究解释了为什么成年人的心不再生

作为老鼠心脏细胞成熟,沟通途径称为核孔的数量急剧减少,匹兹堡大学的一项新研究显示,UPMC的科学家。虽然这可能保护器官破坏信号,它还可以防止成人心脏细胞再生,研究人员发现。

该研究发表在细胞发育表明,减轻心脏细胞之间的通信和环境保护这个器官免受有害信号相关强调如高血压,但代价阻止心脏细胞接收信号,促进再生。

“这篇论文提供了一个解释为什么成人心脏不再生,但新生小鼠和人类的心,“Bernhard资深作者库恩说,医学博士儿科主任,儿科教授和心脏再生疗法研究所皮特医学院和UPMC匹兹堡儿童医院。“这些发现是一个重要进展基本了解心脏的发展随着年龄的增长,以及它如何发展应对压力。”

而人体的皮肤和其他组织保留损伤后自我修复的能力,同样不是真实的心脏。在人类胚胎和胎儿发育,心脏细胞进行细胞分裂形成心脏肌肉。但随着心脏细胞成熟在成年后,他们进入一个终端状态,他们可以不再分裂。

了解更多关于如何以及为什么心脏细胞随着年龄的变化,库恩联手的皮特研究者和生物医学成像专家杨刘,博士,副教授,医学和生物工程,唐娜Stolz,博士,副教授的细胞生物学和病理学和生物成像中心副主任看核孔。这些脂质膜上的孔洞周围细胞的DNA调节分子的通道和离原子核。

“核膜是一个不透水层保护原子核像沥青公路,”库恩说,世卫组织还麦高文再生医学研究所的一员。“就像沥青人孔,核孔是途径,允许信息通过屏障进入细胞核。”

利用超分辨率显微镜,刘可视化和统计的数量在老鼠心脏细胞,核孔或心肌细胞。在发展气孔的数量下降了63%,从平均1856年胎儿细胞到1040年的婴儿在成年细胞仅为678。这些发现被Stolz验证利用电子显微镜显示,核孔密度下降在心脏细胞的发展。

在先前的研究中,库恩和他的团队表明,一个叫做核纤层蛋白基因b2,新生鼠中高度表达但会随着年龄的增长而减少,对心肌细胞再生很重要。

在新的研究中,他们表明,阻止核纤层蛋白的表达b2在老鼠身上导致了核孔数量的下降。老鼠用更少的核孔运输减少了信号蛋白核和基因表达减少,表明减少通信随着年龄可能开车减少心肌细胞再生能力。

“这些发现表明,核孔的数量控制信息通量成核,”库恩解释道。“随着心脏细胞的成熟和核孔减少,信息越来越少核。”

在对压力的反应如高血压、心肌细胞的细胞核收到修改基因的信号通路,导致心脏的结构改造。这种改造是心力衰竭的主要原因。

高血压的研究人员使用小鼠模型了解核孔有助于重塑过程。老鼠工程表达较少的核孔显示调制的基因通路参与有害心脏重塑。这些老鼠也比同龄人有更多更好的心脏功能和生存核孔。

“我们非常惊讶的保护作用的大小减少核孔与高血压老鼠,”库恩说。“然而,减少通信通路也限制了有益的信号如那些促进再生。”

参考:汉L, Mich-Basso JD,李Y, et al .核孔数的变化控制核进口和老鼠心脏的压力反应。Dev细胞。2022;57 (20):2397 - 2411. e9。doi:10.1016 / j.devcel.2022.09.017

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