韩璐等发现调控心肌细胞分裂和心脏再生的关键因子

心血管疾病是全球的头号杀手,占死亡总数近三分之一。除了先天性心脏病和心肌炎之外,高血压、肥胖、糖尿病、吸烟都是引起心脏疾病的高危因素。由于血管堵塞造成的心肌梗塞会导致大量的心肌细胞死亡,继而产生心肌纤维化。最终心肌的泵血功能不足导致心衰。除了手术和心脏移植,目前没有有效的临床治疗手段。因此心脏再生是近年来研究的热点。心脏再生的最大难题是心肌细胞的再繁殖。胚胎发育和新生儿的心肌有很强的繁殖能力,这种能力随着发育的进程逐渐消失。伴随这个过程是心肌细胞的终末端分化:多核化和多倍体化。心肌细胞的终末端分化的机理仍不清楚。更重要的,终末端分化如何影响心肌再生是这个领域的关键问题。
 
近日,来自美国匹兹堡大学Dr. Kuhn Bernard实验室的华人学者韩璐博士以第一作者在 Developmental Cell杂志发表题为 Lamin B2 Levels Regulate Polyploidization of Cardiomyocyte Nuclei and Myocardial Regeneration的研究论文,通过大量实验数据表明Lamin B2的表达是心肌细胞分裂和心脏再生的必要条件。
首先,作者通过单细胞测序技术,发现了Lmnb2 (编码蛋白Lamin B2) 基因表达水平在调控心肌细胞多倍体化过程中有显著变化。然后,作者通过大量的细胞生物学实验证明了Lamin B2蛋白的表达水平能够直接影响了有丝分裂的进程,从而改变心肌细胞的多倍体化。
进而,作者还利用人类干细胞体外分化技术和对心脏病人组织样品的分析发现, Lamin B2通过同样的机制影响人类心肌细胞的多核化。作者通过小鼠体内心脏损伤模型解释了多倍体化能够抑制心肌细胞的再繁殖,继而阻碍心脏再生。此项发现为进一步阐释心肌细胞的终末端分化和激活心脏再生机能提供了新的线索和依据。
此外,作者还在斑马鱼、小鼠等几个其他物种上的实验得到了一致的结果,进而显示他们的此项发现是一个在脊椎动物上普遍存在的规律。
 

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.devcel.2020.01.030

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