研究发现蛋白质促使小动脉生长到小鼠受损的心脏组织

斯坦福大学的基础科学家和临床科学家之间的合作揭示了一种促进小动脉生长的蛋白质，导致小鼠缺氧的心脏组织。

生物学副教授Kristy Red-Horse博士和心胸外科教授Joseph Woo认为，这些新动脉的生长可能有助于治愈由心脏病或心脏病引起的损伤，甚至可以帮助预防这种损伤。

在临床实践中，Woo观察到患有心脏的主要动脉阻塞的患者通常会产生截然不同的结果。“一些患者在一条冠状动脉中有阻塞并死亡;其他患者在多个区域有多处阻塞，但可以参加马拉松比赛，”拥有Norman E. Shumway教授职位的Woo说。

Woo说，不同之处可能是第二组患者有侧支动脉，微小的动脉绕过心脏主要动脉的阻塞和心脏缺氧的饲料区域。

“它们就像是可以让你绕过高速公路上的交通堵塞的小巷，”Woo说。这种侧支动脉可以帮助患有动脉粥样硬化的人或者从心脏病发作中恢复的人，除了侧支动脉仅在少数患者中可见。

现在，Woo，Red-Horse及其同事已经发现了这些侧支动脉是如何形成的，以及一种促进其成年小鼠生长的信号分子，为人类患者提供了可以诱导侧支动脉生长的希望。

他们的研究结果将于1月24日在Cell发表。Red-Horse是斯坦福干细胞生物学和再生医学研究所的成员，而Woo是斯坦福大学心血管研究所的成员，也是该论文的高级作者。博士后学者Soumyashree Das博士和Andrew Goldstone，博士，博士，共同主要作者。

研究新生小鼠

研究人员首先研究了新生小鼠。“新生小鼠具有治愈受损心脏组织的强大能力，但他们在成年期不再具备这种能力，”Red-Horse说。“了解为什么可以找到重新点燃成人再生的方法。”

他们记录了年轻小鼠的愈合部分是由于新的侧支动脉生长到受伤区域。通过先进的成像，让他们在细胞水平上观察完整的新生心脏，研究人员表明，这是因为动脉内皮细胞离开动脉，沿着现有的毛细血管迁移，延伸到受损的心脏组织并重新组装形成侧支动脉。

然后研究人员研究了细胞如何知道这样做。Red-Horse和Woo知道CXCL12分子是动脉细胞胚胎发育过程中的重要信号，并且已被证明可以改善心脏病发作后的心脏恢复和功能。科学家们想知道这种分子是否通过促进受损心脏组织中的侧支动脉生长而产生有益作用。他们发现CXCL12主要限于未受伤的新生小鼠心脏中的动脉内皮细胞。在患有心脏损伤的新生小鼠中，它出现在受伤区域的毛细血管中。研究人员发现证据表明受伤区域的低氧水平会导致产生CXCL12的基因，从而发出动脉内皮细胞应迁移的区域。

在成年小鼠中测试CXCL12

接下来，他们研究了CXCL12是否可以帮助成人心脏组织生长侧支动脉。“我们的研究表明，成年人心脏不像新生儿受伤后的方式那样形成侧支动脉，”Red-Horse说。在成年小鼠中诱导心脏病发作后，他们将CXCL12注射到受伤区域。果然，在受伤后15天，由分离和迁移的动脉细胞形成了许多新的侧支动脉。对照小鼠中几乎没有一种存在。

Red-Horse和Woo认为完整的故事并非如此简单。“我们推测，有一整套蛋白质可以支持细胞从动脉中迁移出来并促进受损细胞中的细胞增殖，”Red-Horse说。尽管如此，他们希望这一发现可以成为新疗法的基础。

“现在的问题是，我们发现的这种机制是否可以在治疗上进行操作以在人类患者中产生侧支动脉，”Woo说。