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蛋白CXCL12诱导侧支动脉形成,促进心脏再生

日期:2019-02-18 13:53 作者:admin 阅读:

在一项新的研究中,来自美国斯坦福大学的研究人员在小鼠中揭示出一种蛋白促进向缺氧的心脏组织供血的小动脉生长。这些新动脉的生长可能有助于治愈心脏病发作引起的损伤,甚至有助于预防这种损伤。相关研究结果于2019年1月24日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“A Unique Collateral Artery Development Program Promotes Neonatal Heart Regeneration”。论文通信作者为斯坦福大学的生物学副教授Kristy Red-Horse博士和心胸外科教授Joseph Woo博士。

在临床实践中,Woo观察到给心脏供血的主要动脉发生阻塞的患者通常会产生截然不同的结果。Woo说,“一些患者在一条冠状动脉发生堵塞后会死掉;其他的患者在多个区域发生多处动脉阻塞,但是能够参加马拉松比赛。”

Woo说,这两组患者的不同之处可能在于是第二组患者有侧支动脉(collateral artery),即绕过心脏中主要动脉发生的阻塞并给缺氧的心脏区域供血的微小动脉。这些侧支动脉可能有益于患有动脉粥样硬化的人或者从心脏病发作中恢复过来的人,只可惜侧支动脉仅在少数患者中可见。

如今,Woo、Red-Horse及其同事们发现了这些侧支动脉是如何形成的,并且还发现了一种促进它们在成年小鼠中生长的信号分子,这就为在人类患者诱导侧支动脉生长提供了希望。

研究新生小鼠

这些研究人员首先研究了新生小鼠。Red-Horse说,“新生小鼠具有治愈受损心脏组织的强大能力,但是它们在成年时不再具备这种能力。理解其中的原因可能找到在成年人中促进心脏再生的方法。”

他们记录了年轻小鼠中的这种愈合在部分上是由于新的侧支动脉生长到受损的心脏区域。通过先进的让他们在细胞水平上研究完整的新生心脏的成像技术,他们发现之所以会这样是因为动脉内皮细胞离开动脉,沿着现有的延伸到受损心脏组织的毛细血管迁移,并经过重新组装后形成侧支动脉。

这些研究人员随后研究了这些细胞如何知道这样做。Red-Horse和Woo知道CXCL12分子是动脉细胞胚胎发育过程中的重要信号,并且已被证实能够改善心脏病发作后的心脏恢复和功能。他们想知道这种分子是否通过促进受损心脏组织中的侧支动脉生长而产生有益作用。他们发现CXCL12主要限制于未受伤的新生小鼠心脏中的动脉内皮细胞。在遭受心脏损伤的新生小鼠中,它出现在受损心脏区域的毛细血管中。他们发现受损心脏区域中的低氧水平启动表达CXCL12的基因,从而指示动脉内皮细胞应当迁移到这些区域。

在成年小鼠中测试CXCL12

他们接下来研究了CXCL12是否可能有助于成年心脏组织形成侧支动脉。Red-Horse说,“我们的研究表明成年心脏不像新生小鼠在遭受心脏损伤后那样形成侧支动脉。”在诱导成年小鼠心脏病发作后,他们将CXCL12注射到受损心脏区域。果然,在遭受损伤15天后,脱落下来的迁移性动脉细胞形成了许多新的侧支动脉。在对照小鼠中几乎不存在新的侧支动脉。

Woo说,“现在的问题是我们发现的这种机制是否能够在治疗上加以操纵以便在人类患者中产生侧支动脉。”

【关键词】蛋白 缺氧 动脉