新研究揭示：斑马鱼如何修复受损心脏

斑马鱼是一种神奇的生物。它们不仅是完全透明的，而且还能生长出新的器官。我们已经知道这些半透明的小鱼可以在它们的眼睛里再生成视网膜组织--现在新的研究显示斑马鱼如何在受伤后恢复心脏组织。

"德国柏林医学系统生物学研究所的发育生物学家和研究作者Jan Philipp Junker说："我们想找出这种小鱼是如何做到的，以及我们是否可以从中学习。

Junker与马克斯-德尔布吕克分子医学中心的细胞信号研究员Daniela Panáková共同领导的这项新研究发表在《自然-遗传学》上，记录了导致斑马鱼心脏再生的一连串事件。

在人类中，称为心肌细胞的心肌细胞不能像斑马鱼的心脏细胞那样再生。在心脏病发作时缺氧，我们的心肌细胞会受损，并在失去的肌肉上形成永久的疤痕（称为纤维化），使心脏比以前更弱。

然而，斑马鱼能够在心脏受伤后两个月内重新长出20%的一毫米大小的心脏。

这项新的研究告诉我们，被称为成纤维细胞的结缔组织细胞是斑马鱼心脏再生过程的导体，产生作为修复信号的蛋白质。

令人振奋的是，这项新发现紧随再生医学的其他有希望的努力而来--这些努力希望通过基于细胞的疗法或模仿斑马鱼分子的药物来替换或修复受损的心脏。

今年早些时候，外科医生首次将猪的心脏植入一名人类患者体内（但不幸的是，该男子两个月后死亡）。

5月，研究人员还确定了帮助人类心脏在心脏病发作后自我修复的人类细胞。

而在6月，科学家们成功地用一种mRNA技术 "治愈 "小鼠的心脏病发作，该技术向心肌细胞传递基因指令以进行自我修复。

在这项新的研究中，研究人员用一根超冷针刺穿动物的小心脏，以模拟人类的心脏病发作（也称为心肌梗塞），并观察所发生的情况。

"Junker说："令人惊讶的是，对伤害的即时反应非常相似。"但是，虽然人类的过程在这一点上停止了，但它在鱼体内继续进行。它们形成新的心肌细胞，这些心肌细胞能够收缩。

利用单细胞测序技术，该团队随后扫描了受伤前后从斑马鱼中分离出来的大约20万个心脏细胞，从单个细胞中提取基因组信息，以查看哪些细胞在受损的心脏中是活跃的。

他们发现三种类型的成纤维细胞暂时进入了激活状态，开启了编码肌肉构建蛋白的基因，如促进结缔组织生长的胶原蛋白XII。

而当研究人员在斑马鱼中 "沉默 "了这些基因后，它们的心脏就不能再再生了。

"Junker在谈到表达胶原蛋白的成纤维细胞时说："毕竟它们就在受伤的地方形成。

虽然成纤维细胞可能发挥了关键作用，但过去对斑马鱼的研究表明，称为巨噬细胞的炎症细胞对心脏病发作反应迅速，是心脏再生所必需的。

心外膜是心脏的外层，也被认为是心脏再生的枢纽，这项新研究也支持这一点。

在用独特的基因 "条形码 "设计细胞后，研究人员追踪了被激活的成纤维细胞，发现它们是在斑马鱼的心外膜中产生的，而且只有在那里细胞才会产生胶原蛋白XII。

单细胞测序技术--研究人员在这项研究中用来定位发出再生信号的心脏细胞--处于快速发展的基因组技术的最前沿。

尽管单细胞测序被广泛使用，并提供了关于单细胞活动的特殊细节，但还需要更多的研究来验证在其他生物体中的研究结果。目前还不清楚在人类和小鼠等哺乳动物中是否也存在同样的成纤维细胞主导的机制。

"研究报告的作者和发育生物学家巴斯蒂安-斯潘雅德（Bastiaan Spanjaard）说："心脏再生是一个复杂的过程，受到许多不同事物的影响。

"这些实验产生了大量的数据。从中筛选出正确的生物信号是巨大的挑战"。

该团队还希望更仔细地研究在激活的成纤维细胞中被开启的基因，这些基因编码的蛋白质--至少在斑马鱼中--似乎能刺激心肌细胞重新生长。

目前，这项研究为应对心脏病发作的生物过程提供了更多的信息，这些信息可能会及时帮助避免第一次发作后变得更加危险的后续心脏事件。

这项研究发表在《自然遗传学》上。

——世界好奇视野 翻译