Science：心脏再生策略——保持心脏年轻

2024-07-31 21:56:57

随着岁月的流逝，我们的身体经历着的磨损和老化，同时，人体通过再生和修复机制在不断生长和更新，对抗衰老。

2017年6月，Science杂志推出“Repair and Regeneration”《修复与再生》专刊，涵盖了“组织修复再生中的炎症与代谢”，“视神经通路的再生”，“心脏修复与再生”，以及“自我修复细胞”等领域。

心脏的修复与再生，一直是再生医学最重要、最活跃的研究领域。

此专刊中，美国杜克大学Poss KD教授，发表了《心脏再生策略：保持心脏年轻》（Cardiac regeneration strategies: Staying young at heart）的综述，从心脏再生的挑战和心脏再生策略等方面进行了介绍。

△美国杜克大学Poss KD教授

心脏------终生勤勤恳恳工作的模范

人类的心脏就象一个“泵”，在生命的长河中，始终有节律的收缩、舒张，勤勤恳恳坚持工作，平均每分钟跳动80次，每天向全身输送8000升血液。

然而，终生任劳任怨、勤勤恳恳工作的模范------心脏，却是人体内再生能力最差的器官之一。

人小肠上皮细胞的更新时间为7天，红细胞的更新时间为4个月。

而心肌细胞每年仅有0.3-1%的被更新。

因此，从出生开始，心脏的大部分的心肌细胞将终生陪伴着我们，一旦损伤，心肌细胞很难被再生修复，将由成纤维细胞取代，形成瘢痕组织。

△左心室前壁心肌梗死

一、心脏再生的挑战-------心脏中心肌干细胞数量很少！

心肌细胞具有：长寿，有节律的收缩、舒张和具有弹性等优点。

但是，心肌细胞对缺血、缺氧耐受能力差，当冠状动脉发生阻塞，引起急性心肌梗死（myocardial infarction，MI）时，由于缺乏心肌干细胞，不能迅速再生大量心肌细胞，导致损伤的心肌细胞被成纤维细胞取代，形成瘢痕。随着时间的推移，一颗伤痕累累的心可能会走向心力衰竭。

目前，全世界大约有3800万心衰患者。

二．心脏再生策略：

策略一：移植干细胞来源的心肌细胞

iPSC（诱导多能干细胞）或ESC（胚胎干细胞）来源的心肌细胞，经体外扩增，与天然或合成3D支架结合，形成生物工程“可收缩心脏补片”，将干细胞补丁移植到损伤的心脏。

策略二：心脏直接重编程：从瘢痕到心肌

应用已知的因子或小分子的组合，利用适当的载体、因子和药物，在体内，直接注射到梗死心肌，将成纤维细胞直接重编程为心肌样细胞（iCM），生成可收缩心肌样细胞，修复心脏组织。

策略三：心肌细胞的再生途径：促进心肌细胞分裂