鱼如何修复心脏可以帮助心脏病患者的秘密地平线:《欧盟研究与创新》杂志

人的心灵无法自愈。 心脏病发作后-流向跳动的心肌的血液被中断,使氧气匮乏-在接下来的几周中,疤痕组织形成,取代了任何死细胞。

这种较硬的疤痕组织会干扰心脏将血液泵送到身体周围的能力,从而使心脏骤停和致命性心力衰竭在将来更可能发生。

没有任何药物或疗法可以修复心脏病发作所造成的损害,心血管疾病是全球主要的死亡原因,每年导致1790万人死亡。 仅在欧洲,它每年就夺走四百万人的生命,几乎是该地区所有死亡人数的一半。

但是自然证明,修复心脏并非不可能。 小鼠胚胎和非常年轻的老鼠在受伤后会产生新的心肌细胞,成年后某些鱼类甚至可能会长出受损的心肌。

研究人员希望,通过了解这些动物如何修复受损的心脏,有一天可能会导致对心脏病发作患者进行新药治疗。 但是要做到这一点,他们还需要弄清楚为什么有些动物可以修复心脏肌肉而另一些不能修复。

由英国牛津大学的发育与再生科学家Mathilda Mommersteeg教授领导的一个欧洲研究小组已经转向一种非同寻常的鱼类来尝试解决这种心脏修复难题。

盲穴

墨西哥四(墨西哥哮喘 是一种淡水鱼,具有两种截然不同的形式。 第一种是在墨西哥和得克萨斯州南部的河流和小溪中发现的淡淡普通的鱼。 但是在洞穴深处的水池中也可以找到相同的物种。 这种鱼是盲目的,呈粉白色。 他们还获得了更敏感的味蕾和振动感应线。

人们认为盲孔鱼是在一百万年前进化起来的,原因是一些墨西哥四胞胎被困在洞穴中并开始适应那里的黑暗条件。 与外部亲戚相比,它们的新陈代谢已经减慢,这意味着它们可以在食物短缺的情况下生存,并且寿命更长。

但是,Mommersteeg的CaveHeart项目团队发现了另一个显着差异–生活在外部世界中的四核能修复受损的心脏组织,但Cavefish不能。

牛津大学分子生物学家Gennaro Ruggiero博士说:“我们的项目可能为其他动物为何在进化过程中失去再生心脏的能力提供重要线索。” 如果我们了解这种机制,可以帮助我们开发出新的方法来促进人类心脏修复。

他们已经发现,这两种鱼在心脏受伤后大约一周内都会产生相似水平的新心脏细胞,但是在洞穴鱼四肢中,它同时具有强烈的疤痕形成和免疫反应。 这似乎干扰了新的心脏细胞替换疤痕组织的能力,Ruggiero博士现在正在研究为什么会发生这种情况。

如果我们了解这种机制,可以帮助我们开发出新的方法来促进人类心脏修复。

英国牛津大学的Gennaro Ruggiero博士

Ruggiero博士还一直在与居住在洞穴中的鱼类和地表鱼类进行杂交。 一些后代可以修复心脏,而另一些则不能。 通过比较这些后代的遗传图谱,它可以帮助研究小组了解哪些基因和蛋白质在允许鱼类再生心脏组织中最重要。

Ruggiero博士说:“我们在基因组中发现了与心脏再生过程直接相关的某些区域。” 研究人员注意到,其中一个差异是,漂浮在心脏细胞之间的蛋白质的混合在能够和不能修复心肌的鱼类之间是不同的。

众所周知,这种“细胞外基质”由参与伤口修复的称为成纤维细胞的特殊细胞分泌。 Ruggiero博士及其同事计划筛选约一千种化合物,以了解它们如何影响成纤维细胞及其分泌的蛋白质。

Ruggiero博士解释说:“我们希望找到能够诱导细胞外基质蛋白差异的化合物,尤其是那些能够增强再生而不是形成疤痕的化合物。” 目的是发现一种小型化合物,该化合物可以有效地减轻穴居鱼的心脏修复能力,从而使它们能够以与其表面居住的亲戚相似的方式再生心脏组织。

瑞士伯恩大学的发育生物学家纳迪亚·默卡德(Nadia Mercader)教授说:“了解鱼类为何能够再生,可能有助于我们促进哺乳动物的再生。” ‘这是一种基本的科学方法。 试图了解什么在大自然中起作用。”

作为TransReg项目的一部分,她正在实验室实验中使用斑马鱼,以更好地了解心脏病的起源。

她对父母或祖父母对心脏组织的损害是否可以作为“生物记忆”传承到世世代代感兴趣。 这个过程被称为表观遗传,是由于在生物的一生中DNA分子或周围蛋白质的化学变化而发生的,并且像遗传开关一样起作用,而没有改变DNA密码本身。 诸如压力或食物短缺之类的环境因素会导致这些化学修饰方式的转变,从而导致不同基因的开启或关闭。

在某些动物中,这些半永久性的表观遗传变化也可以从父母代传给孩子,甚至可以持续几代。 在诸如线虫的简单动物中已经对此进行了充分的研究。 秀丽隐杆线虫,但在人类中还不是很了解。

默卡德教授说:“想象一下你有一个祖父,他身上发生了什么事。” “然后,孙子们将对此进行一些编码信息。”

弄清遗传学,表观遗传或生活方式的选择如何导致人的心脏疾病极其复杂。 生活中变化太多,无法全天候监控人。

默卡德教授说:“在实验室中,您可以控制可以影响结果的环境变量,这更容易理解。” 这就是为什么她正在调查斑马鱼心脏损伤及其后代的情况。

她说,斑马鱼心脏中存在的许多细胞也存在于我们自己的心脏中。 如果她和她的同事发现与心脏组织损伤有关的表观遗传学变化是从父母或祖父母那里传下来的,那么它最终可能提供一种检测那些最有可能患心脏病的人的方法。

默卡德教授解释说:“这更多的是预防而不是治疗。” ‘如果有受伤的记忆,那很重要。

“如果您知道自己更容易受伤,那么请多加注意。”

本文中的研究由欧盟欧洲研究理事会资助。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。


This article – “鱼如何修复心脏可以帮助心脏病患者的秘密地平线:《欧盟研究与创新》杂志
” – was originally published in Horizon, the EU Research & Innovation magazine

The web page is brought to you by Japan PR Agency

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *