通过神经免疫串扰修复心脏

与人类不同，斑马鱼的心脏在受伤后可以完全再生。马克斯德尔布吕克中心的 Suphansa Sawamiphak 领导的研究人员在《发育细胞》杂志上报告称，它们的这种能力归功于神经系统和免疫系统之间的相互作用。

德国每年有超过 300,000 人患有心肌梗塞(心脏病发作的专业术语)。心脏病发作后幸存的人数显着增加，但这种严重的心脏病事件对他们的心脏造成了不可挽回的损害。当向心肌供应血液和氧气的血管被阻塞，导致部分心肌组织死亡时，就会发生心脏病。这种损害是永久性的，因为人类心脏无法生长新的心肌细胞。相反，称为成纤维细胞的结缔组织细胞迁移到心肌受损区域。它们形成疤痕组织，削弱心脏的泵血能力。之前使用干细胞治疗梗塞受损心脏的尝试并不十分成功。

马克斯德尔布吕克中心心血管-造血相互作用实验室负责人 Suphansa Sawamiphak 博士领导的团队正在从不同的角度研究这一过程。“我们知道，来自自主神经系统和免疫系统的信号在疤痕形成和再生中都发挥着关键作用，”Sawamiphak 说。“所以按理说，自主神经和免疫系统之间的沟通决定了心肌是否会出现疤痕，或者心肌能否恢复。” 还已知巨噬细胞在这两个过程中都发挥作用。但这个决定是如何做出的呢?

为了解决这个问题，研究人员正在研究斑马鱼幼虫。鱼可以很容易地进行改造，而且光学透明，使得生物体的内部过程易于观察。“此外，他们的心脏在受伤后可以完全再生，”发表在《发育细胞》上的研究的第一作者 Onur Apaydin 说。

再生信号

研究人员使用斑马鱼幼虫，其心肌细胞产生荧光物质，使得在显微镜下很容易检测到它们。然后，他们在幼虫心脏中诱发类似于心肌梗塞的损伤，并阻断巨噬细胞表面的几种受体。结果是，来自自主神经系统的肾上腺素信号决定了巨噬细胞是否增殖并迁移到受损部位。这些信号在心肌组织再生中也发挥了重要作用。

下一步，研究人员对斑马鱼进行了基因改造，其中肾上腺素信号到达巨噬细胞，但无法从受体传递到细胞内部。“这表明信号传输对于心脏再生至关重要，”阿帕丁说。如果信号传导被中断，则会触发疤痕形成过程。

“我们的研究结果表明，这是神经系统和免疫系统之间串扰的关键调节因子，”阿佩丁说。当巨噬细胞被自主神经系统的肾上腺素信号激活时，它们反过来与成纤维细胞进行交流。促进再生的成纤维细胞会改变受损部位的细胞外基质。这最终创造了一个有利于血管和淋巴管生长以及新心脏血管发育的微环境。另一方面，如果信号被阻断，成纤维细胞就会渗透到该部位并造成疤痕——类似于心脏病发作后人类心脏中发生的情况。

“接下来我们想要详细研究斑马鱼和人类之间的信号传导有何不同，”Sawamiphak 说。“这将帮助我们理解为什么人类的心肌组织无法再生。” 该团队还希望找到影响神经系统和免疫系统之间相互作用的潜在目标，从而促进心脏病患者心肌组织的再生和心脏功能的维持。

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