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西南医学中心研究人员发现,通过阻断细胞调节器氧化损伤机制,心力衰竭患者长期使用左心室辅助装置(LVAD)可能可诱导心肌再生。LVADs是患者在等待心脏移植时植入的机械泵,它将代替受损的心脏将血液泵到全身。
西南医学中心内科学副教授、相关研究的第一作者Hesham Sadek博士,观察了10位心力衰竭患者植入LVAD前和之后的心肌样本,检查这些组织样本DNA损伤和细胞增殖的标志。
此研究早期工作用小鼠演示了新生哺乳动物心脏通过刺激细胞分裂,对损伤拥有强大的、再生应答能力。早期研究进一步表明对损伤的应答能力丢失,是因为出生后发生的循环变化,这导致了心脏更多的含氧环境,最终导致控制心肌再生的细胞机器的氧化损伤。
目前的研究中,研究人员认为LVADs通过帮助受损的心脏,可以减轻发生在心肌细胞内的氧化性损伤。Sadek博士说:“我们查看了这些患者心肌细胞上DNA损伤应答的标志。应答由一系列蛋白质组成,被DNA损伤应答激活并依次关闭了心肌分化的能力。我们发现植入LVAD超过六个月的患者,DNA损伤应答水平显著下降。”
接下来研究人员检测成对组织样本的细胞分裂标志。他们发现植入LVADs六个月或更长时间的患者心肌细胞增殖明显增加。实际上,细胞增殖增加了近三倍。Sadek博士说:“结果表明植有辅助装置的患者有让肌肉细胞分裂的能力。现在一个很明显的问题是,‘这些心脏再生了?LVADs可以用来治疗心力衰竭吗?’”
心力衰竭是一种使人衰弱并致命的疾病,因为心脏受损,不能有效的泵血,因此不能为全身组织提供足够的氧气。美国约有6百万的心力衰竭患者,美国心脏协会预测,随着人口老年化和心脏病发作治疗改善以及心脏病发作幸存者越来越多,下一个20年心力衰竭发病率会飙升。此研究共同作者、西南研究中内科学副教授Pradeep Mammen博士说:“植入机械泵使心脏休息,显示是发出一个信号以生成新的心脏细胞。这是第一次发现在人类心力衰竭发生此现象。”
Sadek博士说下一步工作是证明,他们观察到的细胞分裂生成有活力的心脏组织以及一个更强大的泵。西南医学中心心脏学专家Joseph Hill博士表示此研究是令人振奋的。“Sadek博士发现了提高静止心肌细胞苏醒的前景,诱导它们再生为新的、健康的细胞。这是这些年此领首要的目标。下一步将利用这些惊人的发现来重建衰竭的心脏。”
Sadek博士和Mammen博士是最近成立的哈蒙再生科学和医学中心的成员,此中心的目标是了解组织和器官形成的基本机制,然后利用这些知识以再生、修复和替代因老化和损害的受损组织。分子生物学系主任、分子生物学教授Eric Olson博士是哈蒙中心的组长,他表示:“这是令人着迷的研究,并是一个绝妙的例子以解释基础科学发现在人类疾病一个重要的新视野。Sadek博士的工作为刺激心脏再生提供了新鲜的新的想法,这是如今心血管医学领域最大的挑战之一。”