这些发现发表在《循环研究》(Circulation Research) 上。第一作者罗伯特·休姆博士来自医学与健康学院和查尔斯·帕金斯中心,同时也是贝尔德应用心肺研究所转化研究负责人,他解释了这一结果为何可能具有重要意义。
人类心脏能够产生新的肌肉细胞
“在此之前,我们认为由于心脏细胞在心脏病发作后死亡,心脏的这些区域受到了不可修复的损伤,导致心脏向身体器官泵血的能力下降。
“我们的研究表明,虽然心脏病发作后心脏会留下疤痕,但它会产生新的肌肉细胞,这开辟了新的可能性。
“尽管这一关于肌肉细胞再生的新发现令人兴奋,但这还不足以预防心脏病发作带来的破坏性后果。因此,我们希望及时开发出能够增强心脏产生新细胞的天然能力并在发作后实现心脏再生的疗法。”
科学家此前曾观察到小鼠在心脏病发作后心脏肌肉中的有丝分裂(细胞分裂和繁殖的过程)增加。这项新研究是首次在人类身上证实同样的现象。
目前,心脏的天然再生反应还不够强,不足以替代心脏病发作期间受损的所有肌肉。然而,了解这一过程的工作原理有助于研究人员找到增强这一过程的方法。
心脏病发作造成的持久损害
心血管疾病仍然是全球范围内的主要死因。在澳大利亚,它占所有死亡人数的近四分之一(24%)。
心脏病发作可能摧毁人类心脏中多达三分之一的细胞。尽管治疗手段的进步在过去十年中显著提高了存活率,但从初次发作中幸存下来并不总能避免严重的长期后果。
许多患者最终会发展为心力衰竭,这是一种心脏无法有效泵血以满足身体需求的疾病。目前,心脏移植是心力衰竭的唯一治愈方法。
只有一小部分患者能够获得这种治疗选择。澳大利亚约有14.4万名心力衰竭患者,但每年仅进行约115例心脏移植手术。这使得可能受益于新心脏的患者数量与可用的供体器官数量之间存在巨大差距。
活体心脏组织提供了新的研究工具
这项研究还依赖于一种世界首创的方法,涉及在搭桥手术期间从活体患者身上收集心脏组织。
这些“生前”组织样本来自在悉尼皇家阿尔弗雷德王子医院接受心脏搭桥手术的同意患者。研究人员从心脏的病变区域和非病变区域都收集了组织。
这种采样技术是由保罗·班农教授和肖恩·拉尔教授开发的,他们同时在悉尼大学、皇家阿尔弗雷德王子医院和贝尔德研究所工作。
由于组织来自活体人类心脏,研究人员现在可以在实验室模型中研究心脏生物学,该模型可能更准确地反映患者体内的实际情况。
迈向心脏再生疗法
收集和研究活体心脏组织的能力可能成为寻找再生治疗方法的重要工具。该团队希望该模型有助于揭示心脏如何产生新的肌肉细胞,以及如何增强这种天然反应。
该研究的资深作者、来自医学科学学院且担任皇家阿尔弗雷德王子医院心力衰竭心脏病专家的肖恩·拉尔教授表示:“最终,目标是利用这一发现制造新的心脏细胞,从而逆转心力衰竭。
“在我们的工作中使用活体人类心脏组织模型意味着我们将拥有更准确、更可靠的数据来开发心脏病的新疗法。
“利用这些样本,我们的研究已经鉴定出几种蛋白质,这些蛋白质此前已被证明参与小鼠的心脏再生——这是一个非常令人兴奋的前景,现在可以转化到人类身上。”
这些蛋白质可以为研究人员提供线索,了解如何促使受损的人类心脏产生更多的肌肉细胞。虽然此类治疗仍是未来的目标,但这一发现提供了直接证据,表明成年人类心脏在发作后至少具有一定的重建肌肉的天然能力。