心血管

小分子Agrin:心脏病的一大克星!

作者:伊文 来源:Medical Xpress 日期:2017-06-08
导读

         【用一种基质分子恢复心脏功能】心脏病仍然是全球死亡的主要原因,但是一旦心脏组织受到损伤,少数可用的治疗方法仍然大部分都不成功。哺乳动物心脏实际上能够再生和修复损伤 - 但只能在出生时间左右。之后,这种能力消失,似乎永远消失了。魏茨曼科学研究所的研究发现新生儿心脏中的分子似乎控制了更新过程。当注射到受心脏病发作伤害的成年小鼠心脏中时,称为Agrin的这种分子似乎解锁了更新过程,并使心脏肌肉修复。今

关键字:  心脏病 

        【用一种基质分子恢复心脏功能】心脏病仍然是全球死亡的主要原因,但是一旦心脏组织受到损伤,少数可用的治疗方法仍然大部分都不成功。哺乳动物心脏实际上能够再生和修复损伤 - 但只能在出生时间左右。之后,这种能力消失,似乎永远消失了。魏茨曼科学研究所的研究发现新生儿心脏中的分子似乎控制了更新过程。当注射到受心脏病发作伤害的成年小鼠心脏中时,称为Agrin的这种分子似乎“解锁”了更新过程,并使心脏肌肉修复。今天在“自然”杂志上发表的这些发现已经指出了恢复受损心脏功能的研究的新方向。

        与魏兹曼研究所分子细胞生物学部门的研究人员Alex Genzelinakh和其他团队成员博士生导师Elad Bassat教授解释说,在人类心脏病发作后,愈合过程长期而低效。一旦被破坏,称为心肌细胞的肌肉细胞就被疤痕组织所取代,瘢痕组织不能收缩,因此不能参与射血。这又导致对剩余的肌肉和最终心力衰竭的进一步压力。

        在我们的一些脊椎动物中确实存在成年以后心脏再生的情况。例如,鱼可以有效地再生损伤的心脏。在进化树上具有更多亲缘关系的——老鼠——具有这种能力而诞生,但在一个星期的生命之后就失去了。那个星期给了Tzahor和他的实验室一个时间窗口来探索促进心脏再生的线索。

        外部来源

        Tzahor和Bassat认为,秘密的一部分可能在心脏细胞外部 - 在称为细胞外基质的周围支持组织或ECM中。许多细胞与细胞之间的信息传递都是通过这一基质进行的,而其他的存储在它的纤维结构中。因此,该团队开始对来自新生儿和一周龄小鼠的ECM进行实验,将细胞清除,直到仅剩下周围的物质,然后观察当将ECM的一部分添加到培养物中的心脏细胞时发生了什么。研究人员发现,年龄较小的ECM与心脏细胞增殖有关。

        ECM蛋白的筛选鉴定了用于调节这种反应的几种候选分子,其中包括Agrin。集聚蛋白对其他组织的影响已知,特别是在神经肌肉接头处,它有助于调节从神经传递到肌肉的信号。在小鼠心脏中,这种分子的水平在生命开始后的头七天下降,这表明这种分子在心脏再生中可能发挥作用。然后研究人员将Agrin加入到细胞培养物中,并注意到它可导致细胞分裂。

        接下来,研究人员测试了Agrin对心脏损伤的小鼠模型,研究是否可以扭转损伤。事实上,他们发现,单次注射Agrin后,小鼠的心脏几乎完全愈合并且功能完整,尽管科学家惊奇地发现,治疗需要一个月的时间才能对心脏功能和再生产生影响。然而,在恢复期结束时,瘢痕组织急剧减少,由恢复心脏抽吸功能的活的心脏组织代替。

        设置链条运动

        换句话说,Tzahor推测,除了引起一定量的直接心肌细胞更新之外,Agrin以某种方式影响身体对心脏病发作的炎症和免疫应答以及抑制纤维化或瘢痕形成的途径,这些途径通常导致心脏衰竭。然而,恢复过程的长度仍然是一个谜,因为Agrin本身在注射后的几天内从体内消失。他说:“这个分子清楚地表明了一连串的事件。” “我们发现它附着在心肌细胞上以前没有的受体上,这种结合使细胞恢复到更接近于胚胎的成熟状态,并且释放信号,可以引起细胞分裂。”在遗传方面缺乏Agrin的小鼠的实验进一步支持了这一想法:在缺乏这种分子的情况下,新生小鼠在损伤后不能正确地再生心脏组织。因为老鼠不能没有Agrin的其他功能,所以这是一项技术上具有挑战性的实验,Tzahor补充说。

        然后,该团队证明,Agrin对于培养中生长的人类心脏细胞具有相似的作用。他和他的团队现在正在努力了解注射Agrin和全心脏功能恢复之间发生的时间。此外,Tzahor团队的成员也在德国技术大学的Kupatt教授的合作下,与德国的大型动物开展了临床前研究,以确定Agrin对心脏修复的影响。

        除此之外,这项研究的结果突出了ECM在指导心脏生长和促进再生中的作用,这一见解可能有助于进一步设计进一步的生物医学研究。

        一些研究小组参与了研究的各个阶段,特别是以色列理工学院,海法技术学院的Shenhav Cohen教授及其博士生Yara Eid,他们对Agrin对心脏细胞的生化投入提供了新的见解。北卡罗来纳州杜克大学Nenad Bursac教授;得克萨斯州休斯敦贝勒医学院的詹姆斯·马丁南希和斯蒂芬大以色列国家个人医学中心的成员;魏茨曼研究所生物监管部的Irit Sagi教授也参与了这项研究。

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