Nature:心肌细胞为何不能再生?科学家找到关键通路
2017/06/07
哺乳动物在出生后,心肌细胞再生能力就受到限制。心肌细胞再生一直是科学家们需要攻克的难题。近日,Baylor医学院和德克萨斯心脏研究所的研究人员探索了与心脏细胞功能有关的通路,并发现阻碍心脏修复的原因。这一研究发表在Nature上,为促进心脏细胞更新提供了新策略。


心脏肌肉是身体中再生能力最差的组织之一,由于成年哺乳动物大部分心肌细胞已经失去了再生能力,因此心脏疾病对心肌细胞的损伤往往无法修复。在美国,心脏病是主要的疾病死亡原因。如何改善心脏的自我修复能力一直是科学家们关注的难题。近日,Baylor医学院和德克萨斯心脏研究所的研究人员探索了与心脏细胞功能有关的通路,并发现阻碍心脏修复的原因。这一研究发表在Nature上,为促进心脏细胞更新提供了新策略。

本研究的资深作者James Martin教授表示:“我们探索了为何心肌不能再生。在这项研究中,我们将焦点放在心肌细胞或心脏细胞的两条通路上:参与阻止成年心肌细胞更新的Hippo通路,以及对心肌细胞正常功能至关重要的肌营养不良蛋白糖蛋白复合物(DGC)通路。我们也研究了DGC组分的突变,因为发生这些突变的患者会出现肌营养不良症。”

以前的研究表明,DGC通路的组分可能以某种方式与Hippo通路的成员相互作用。在这项研究中,Martin及其同事在动物模型中研究了这种相互作用的后果。研究人员利用基因工程让小鼠缺乏参与其中一条或两条通路的基因,然后确定心脏修复损伤的能力。这些研究首次表明,dystroglycan 1(DGC通路的一个组分)直接与Yap(Hippo通路的一个组分)结合,并且这种相互作用抑制心肌细胞增殖。

Martin表示:“我们发现Hippo和DGC通路在心肌细胞中联合并一起启动或停止细胞增殖信号,或许在未来我们能够通过破坏这种相互作用从而帮助心脏病患者心肌细胞增殖和愈合。” 这一发现的另一个长期应用可能是改善肌营养不良症儿童的心脏功能。

“肌营养不良患者心脏功能有严重不足,” Martin说,“我们的研究结果可能有助于药物设计,通过刺激心肌细胞增殖来减缓肌营养不良症的心脏衰弱。不过为了达到这个目的,我们需要更多的研究来更详细地了解心肌细胞生长控制的通路。”

参考资料:

Dystrophin glycoprotein complex sequesters Yap to inhibit cardiomyocyte proliferation

Research reveals new insights into why the heart does not repair itself
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  • Dystrophin glycoprotein complex sequesters Yap to inhibit cardiomyocyte proliferation

    The regenerative capacity of the adult mammalian heart is limited because of the reduced ability of cardiomyocytes (CMs) to progress through mitosis1. The regenerative capacity of endogenous CMs exists at birth but is lost postnatally, with subsequent organ growth occurring through CM hypertrophy2,3. The Hippo pathway, a conserved kinase cascade, inhibits CM proliferation in the developing heart to control heart size and in the adult heart to prevent regeneration4,5. The dystrophin glycoprotein complex (DGC), a multicomponent transmembrane complex linking the actin cytoskeleton to extracellular matrix, is essential for CM homeostasis. DGC deficiency in humans results in muscular dystrophy, including lethal Duchenne muscular dystrophy (DMD). We found that the DGC component dystroglycan 1 (DAG1) directly binds to Hippo pathway effector Yap to inhibit CM proliferation. The Yap-DAG1 interaction was enhanced by Hippo-induced Yap phosphorylation, revealing a connection between Hippo pathway function and the DGC. After injury, Hippo-deficient postnatal hearts maintained organ size control by repairing the defect with correct dimensions, whereas postnatal hearts doubly deficient for Hippo and the DGC showed CM overproliferation at the injury site. In mature Mdx mouse hearts—a model of DMD—Hippo deficiency protected against overload-induced heart failure.

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