CNS快讯 | 中国医学科学院聂宇/胡盛寿揭示心肌组织微环境对心肌再生修复的关键作用

成年哺乳动物的心脏是不能再生的，而新生心脏则主要通过原有心肌细胞的增殖来维持短暂的再生能力。心肌损伤后新生儿心脏再生伴随着心肌成纤维细胞的扩张和细胞外基质成分的改变。这些变化是否以及如何影响心肌细胞增殖和心脏再生仍有待研究。

2023年10月27日，中国医学科学院/北京协和医院/阜外医院聂宇及胡盛寿共同通讯在Circulation（IF=38）在线发表题为“Versican Promotes Cardiomyocyte Proliferation and Cardiac Repair”的研究论文，该研究表明多功能蛋白聚糖（Versican）能够促进心肌细胞增殖和心脏修复。心肌成纤维细胞衍生的细胞外基质成分多功能蛋白聚糖在新生儿心肌损伤后表达上调，促进心肌细胞增殖。有条件地敲除心脏成纤维细胞中的Vcan可减少心肌细胞增殖并损害新生儿心脏再生。

在成年小鼠中，心肌梗多功能蛋白聚糖死后心肌内注射蓖麻多糖可增强心肌细胞增殖，减少纤维化，改善心功能。此外，多功能蛋白聚糖增强了人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞的增殖。在机制上，多功能蛋白聚糖激活整合素β1和下游信号分子，包括ERK1/2和Akt，从而促进心肌细胞增殖和心脏修复。该研究确定了多功能蛋白聚糖是一种源自心脏成纤维细胞的促增殖蛋白多糖，并阐明了桃聚糖在促进成人心脏修复中的作用。这些发现突出了其作为缺血性心脏病治疗因子的潜力。

心力衰竭仍然是世界范围内发病率和死亡率的主要原因，缺血性心脏病是一个突出的原因与某些再生器官不同，成年哺乳动物心脏在心肌损伤后表现出有限的自我修复能力，导致功能性心肌细胞不可逆转地丧失。相反，哺乳动物新生心脏具有显著的再生能力，可通过增殖补充损伤后丢失的心肌细胞。阐明新生儿心脏再生过程的分子机制可能为治疗成人缺血性心脏病的潜在治疗策略提供有价值的见解。

细胞外基质(ECM)最近在组织修复，包括心脏再生中发挥了重要作用。ECM是一个大分子网络，由胶原蛋白、非胶原糖蛋白、蛋白聚糖、糖胺聚糖等组成。大量证据表明，心肌ECM网络的变化在心脏修复中起着至关重要的作用，不仅提供结构支持，而且促进力传递和向心肌细胞传递关键信号。研究强调了ECM在心脏发育和修复过程中调节增殖、迁移和分化的重要性。然而，在心脏再生的背景下，调节心肌细胞增殖和心脏修复的特定ECM成分在很大程度上仍未确定。

多功能蛋白聚糖增强了源自hiPSC-CMs的心肌细胞的增殖（图源自Circulation ）

该研究通过单细胞RNA测序(scRNA-Seq)和液相色谱-质谱分析，确定了多功能蛋白聚糖，一种来自心脏成纤维细胞(cFBs)的ECM成分，作为心肌细胞增殖的潜在调节剂。进一步探讨了多功能蛋白聚糖对新生小鼠和成年小鼠心肌细胞增殖和心功能改善的影响。此外，该还阐明了多功能蛋白聚糖通过激活整合素β1和下游信号通路促进心肌细胞增殖，揭示了其在心脏修复中的作用机制。

文章模式图（图源自Circulation ）

了解ECM在促进心肌细胞增殖和心脏再生中的作用，特别是对多功能蛋白聚糖的参与，可以为增强心肌损伤后心脏修复铺平道路。该发现可能提供有价值的临床意义，并为开发缺血性心脏病患者的再生疗法提供潜在的药物。

来源：iNature

文章链接：

https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.123.066298

转自：“威斯腾生命科学研究院”微信公众号

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