心臟有著其自己專屬的血液供給,其中冠狀動脈給心臟提供富含氧的血液,而心臟靜脈則帶走缺氧的血液。這一血管系統滋養著心臟,使得它能將血液泵至身體的所有其他器官和組織。然而,盡管它們至關重要,但冠狀血管發育的過程及所需的分子還沒有完全被查明。
在洛杉磯薩班研究所(The Saban Research Institute)及兒童醫院心臟研究所(Heart Institute of Children's Hospital Los Angeles)從事斑馬魚研究的科研人員發現了一個新的可發育成為冠狀血管的細胞來源,并確認了指導這個過程的信號傳導蛋白——一種叫做的CXCL12的趨化因子。本研究的結果將于5月26日由《發育細胞》雜志在網上發表。
出于若干原因,斑馬魚已經成為心血管研究的一個重要的脊椎動物模型,這些原因包括它在心臟受傷時有再生能力,以及因為其有透明的胚胎,使得人們能夠觀察如血管發育等內在的過程。應用共聚焦及時間流逝成像,研究人員能夠對心內膜(尤其是從房室通道)發育成為冠狀血管的過程進行形象化;心內膜是心臟的內襯組織;房室通道是將心臟分為不同隔間的結構。
Ching-Ling (Ellen) Lien,PhD是The Saban Research Institute of CHLA的主要研究者及本文的資深作者;她說:“這推動了我們對心臟再生以修復人類受損心臟的研究。我們如今發現了一種可分化成為冠狀血管的新的細胞來源,并確認了所需的因子。”
Lien和她的團隊觀察到,CXCR4受體發生突變的斑馬魚能活下來,但卻不能形成冠狀血管或在心臟損傷后無法進行再生。由于沒有該突變的斑馬魚具有以上兩種能力,因此研究人員得出結論:在內皮細胞上的CXCR4受體與心肌表達的CXCL12b蛋白間的相互作用調控著該過程。除了就發育中的心臟提供了基礎信息外,這一發現可能還有相關的臨床意義。
Lien還是Keck醫學院(School of Medicine)的助理教授及心血管胸腔研究所(Cardiovascular Thoracic Institute)的研究員,這兩個機構都位于南加州大學(University of Southern California);她解釋說:“兒童或年輕人在心臟負荷增加前(如從事劇烈運動時)可能不知道他們有異常的冠狀血管,因為他們的心臟血循環是足夠的。但接著一個看來健康的年輕人卻突然死亡了。另一種情況是,一位有著異常冠狀血管的人可能會在日后有較高的發生心肌梗塞的風險。我們的發現將指導未來的研究以理解這些可怕疾病,其目的是為了能更好地診斷它們并制定干預策略。”
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文章的第一作者是Michael R.M. Harrison博士,他是CIRM學者及Saban RCDF研究員。其他的作者包括:The Saban Research Institute of CHLA的Ying Huang和Arthela Osorio;德國明斯特市馬克斯普朗克分子生物醫學研究所(Max Planck Institute for Molecular Biomedicine)的 Jeroen Bussmann 和 Arndt F. Siekmann;哈佛醫學院的Long Zhao、C. Geoffrey Burns 和 Caroline E. Burns;以及南加州大學再生醫學和干細胞研究中心(Broad Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research at USC)的 Henry M. Sucov。
本研究的部分資助來自國立心肺和血液研究所(National Heart, Lung and Blood Institute)的R01HL096121、薩班研究所事業發展獎(The Saban Research Institute Career Development Award)以及加州再生醫學研究所(California Institute for Regenerative Medicine,CIRM)博士后獎學金TG2-01168。
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