修复受伤的心脏需要神经

心血管疾病(CVD),如心脏病发作,每年造成约1800万人死亡,占全球死亡人数的30%以上。心血管疾病是人类死亡的最大单一原因,每年导致的死亡人数超过所有癌症的总和。造成这种情况的部分原因是由于心脏无法自我修复。与皮肤、骨骼或肝脏等其他组织在受伤后表现出强大的再生能力不同,成人心脏在很大程度上无法替代受损或患病的组织。相反,心脏会对损伤做出代偿性改变,包括纤维化疤痕组织的积累和形状的改变,以维持全身充足的血液流动。这些变化,虽然立即有益,但逐渐损害心脏功能,最终导致心力衰竭和死亡。大量的资源被用于开发心血管疾病的干预措施和治疗方法,但由于目前尚不清楚的原因,迄今为止进展甚微。有趣的是,2011年发表在该杂志上的一篇文章科学证明了成人心脏不具备再生能力,而新生儿心脏在生命的最初几天保留了修复损伤的先天能力。驱动这种修复的机制尚不清楚,心脏在出生后失去快速再生能力的原因也不清楚。我们希望解决这些问题,这样我们就能更好地理解为什么人类心脏不能再生,而其他组织,包括新生儿心脏,似乎修复得非常好。

图1所示。

通过观察其他研究再生能力组织的生物学领域,如蝾螈的肢体或海星鱼的附属物,我们了解到这些组织完全依赖于功能性神经供应。当神经受损或从这些组织中移除时,修复能力就完全丧失了。像身体的每一个组织一样,心脏是高度神经支配的,然而,尽管对心脏生理学的研究已有100多年的历史,但神经解剖还没有通过直接可视化来全面地描绘出来。支配心脏的周围神经来源于发育中的胎儿中的一群称为神经嵴细胞的细胞。这些细胞和它们的后代可以被永久地标记,通过遗传手段,用荧光染料,用适当的显微镜,让我们第一次看到心脏表面的整个神经网络(图1)。使用这项技术,我们发现心脏表面被交感神经支配的程度比以前想象的要高。

图2所示。

此外,使用科学报告中描述的新生儿外科技术,我们成功地证明,随着新生儿心脏再生,交感神经也有了轻蔑的再生(图2)。我们证实,这种修复需要交感神经,因为化学去除这些神经会导致新生儿心脏先天再生能力的丧失(图2)。这对帮助修复成人心脏的策略的发展具有重要意义。通过了解神经对再生过程的生化贡献以及神经、血管和心脏细胞之间的密切关系,我们可能能够制定出模仿新生儿程序的策略,并积极修复或保护心脏组织免受心血管疾病相关损伤。此外,我们可能能够开发干预措施,帮助糖尿病和老年患者患有进行性心力衰竭,这两种情况都与交感神经的进行性丧失有关。

伊恩·a·怀特
迈阿密大学米勒医学院跨学科干细胞研究所,迈阿密佛罗里达州,美国

出版

哺乳动物心脏再生需要交感神经再生。
白志明,高登J,巴尔坎W,黑尔JM
中华人民共和国2015年12月4日

脸谱网 推特 linkedin 邮件 脸谱网 推特 linkedin 邮件

留言回复