來自北卡羅萊納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員,發(fā)現(xiàn)在心臟病發(fā)作后通常生成疤痕組織的成纖維細(xì)胞可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞,生成血管向心臟受損區(qū)域供應(yīng)氧氣和營養(yǎng),由此大大降低了心臟病發(fā)作后的損傷。
驅(qū)動(dòng)這一開關(guān)的是已得到充分證實(shí)的腫瘤抑制蛋白p53。卡羅萊納大學(xué)的研究人員證實(shí),提高這些瘢痕形成細(xì)胞中的p53水平,可顯著減少心臟病發(fā)作后的瘢痕以及改善心臟的功能。
發(fā)表在今天《自然》(Nature)雜志上的這項(xiàng)研究表明了,有可能能夠限制心臟病發(fā)作造成的損傷。在美國每年有近100萬人心臟病發(fā)作。每年,因心臟病死亡者占據(jù)了死亡人數(shù)的四分之一。
研究的第一作者、北卡羅萊納大學(xué)博士后研究人員Eric Ubil說:“科學(xué)家們過去認(rèn)為成纖維細(xì)胞是終末分化的細(xì)胞,這意味著它們無法走上其他類型細(xì)胞的命運(yùn)之路;但我們的研究表明這有可能并不完全正確?!?
“看起來似乎損傷本身可以誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞,由此心臟能夠更好地痊愈。我們找到了一種藥物能夠向前推進(jìn)這一過程,生成更多的可幫助形成血管的內(nèi)皮細(xì)胞。在小鼠中獲得的這些研究結(jié)果真是太令人驚嘆了,看看人類是否以相同的方式做出反應(yīng)將是件令人興奮的事情。”
心臟病發(fā)作后,成纖維細(xì)胞會(huì)用瘢痕組織來替代受損的心肌組織。這種瘢痕會(huì)使得心臟壁變硬,削弱心臟將血液泵至全身的能力。同時(shí),內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)建出新血管來改善受損區(qū)域的循環(huán)。然而,有時(shí)候這些內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)自然轉(zhuǎn)變?yōu)槌衫w維細(xì)胞,增加瘢痕。
Ubil和同事們想知道能否用其他的方式來倒轉(zhuǎn)這一開關(guān),將成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞。為了探討這一想法,他們在小鼠中誘導(dǎo)了心臟病發(fā)作,并隨后研究了成纖維細(xì)胞,看看這些細(xì)胞是否表達(dá)了一些內(nèi)皮細(xì)胞特征性的標(biāo)記物。讓他們吃驚的是,在心臟受損區(qū)域幾乎三分之一的成纖維細(xì)胞表達(dá)了內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物。研究人員發(fā)現(xiàn)實(shí)際上是由成纖維細(xì)胞生成的內(nèi)皮細(xì)胞形成了功能性的血管。
接下來,Ubil和同事們希望鑒別出觸發(fā)這一開關(guān)的分子。由于心臟病發(fā)作是一個(gè)應(yīng)激事件,Ubil構(gòu)建出了已知與細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的基因清單。位列榜首的是p53,由于它能夠引發(fā)受損的失控細(xì)胞自殺(發(fā)生凋亡),減少這些細(xì)胞繼續(xù)發(fā)展形成癌癥的可能性,p53常被稱作為是“基因組衛(wèi)士”。
Ubil 說:“真是幸運(yùn),p53是我試驗(yàn)的第一個(gè)基因,也是最后一個(gè)基因” Ubil是作為一名研究生,在卡羅萊納大學(xué)前職員、資深作者Arjun Deb博士的實(shí)驗(yàn)室中完成的這項(xiàng)研究。
Ubil發(fā)現(xiàn),在心臟損傷之后p53在成纖維細(xì)胞中被“開啟”或過表達(dá),它似乎調(diào)控了成纖維細(xì)胞變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞。他和同事們認(rèn)為,如果p53負(fù)責(zé)這一正開關(guān),那么在小鼠體內(nèi)阻斷它就會(huì)阻止瘢痕形成細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)檠苄纬杉?xì)胞。他們的試驗(yàn)揭示在瘢痕形成細(xì)胞中敲除p53基因,可以將接通這一開關(guān)的細(xì)胞數(shù)量減少50%。
同樣,研究人員認(rèn)為提高p53水平將可以促使更多的成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞。由于p53往往在癌細(xì)胞中突變或喪失,已有大量的化合物被設(shè)計(jì)出來作為可能的抗癌治療來提高它的水平。研究人員挑選了一種叫做RITA(Reactivation of p53 and Induction of Tumor cell Apoptosis,重新激活p53并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡)的實(shí)驗(yàn)性藥物,用它在心臟損傷后的數(shù)天里治療小鼠。這一藥物生成了引人注目的結(jié)果,它使得轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)皮細(xì)胞的成纖維細(xì)胞數(shù)量增長至原來的兩倍。這就是說,并非30%,而是有60%的成纖維細(xì)胞接通這一開關(guān),自然轉(zhuǎn)變?yōu)榱藘?nèi)皮細(xì)胞。
Ubil說:“治療小鼠受益匪淺。瘢痕形成顯著減少。我們在治療后的3天到第14天定期檢測了小鼠。它們的損傷部位具有更多的血管,心臟功能也更好。通過提高受損區(qū)域的血管數(shù)量,我們能夠大大降低心臟發(fā)作的影響?!?
Ubil說,他的研究表明了這可能是一種治療心臟病發(fā)作的新策略。但他也謹(jǐn)慎地表示,開發(fā)出以這篇Nature論文中的結(jié)果為基礎(chǔ)的治療還要在許多年之后。
“但我們的研究表明了,有可能可以改變心臟中瘢痕形成細(xì)胞的命運(yùn),這有潛力讓那些心臟病患者受益,”Ubil說。
“我們當(dāng)前正在調(diào)查這樣的一種方法是否能夠用于治療受損后其他器官中的瘢痕形成。