科學現場調查：Science: 心臟再生戰略——堅持心臟年輕

　　隨著歲月的流逝，我們的身體經歷著的磨損和老化，同時，人體透過再生和修復機制在不斷生長和更新，對抗衰老。

　　2017年6月，Science雜誌推出“Repair and Regeneration”《修復與再生》專刊，涵蓋了“組織修復再生中的炎症與代謝”，“視神經通路的再生”，“心臟修復與再生”，以及“自我修復細胞”等領域。

　　心臟的修復與再生，一直是再生醫學最重要、最活躍的研究領域。

　　此專刊中，美國杜克大學Poss KD教授，發表了《心臟再生策略：保持心臟年輕》（Cardiac regeneration strategies: Staying young at heart）的綜述，從心臟再生的挑戰和心臟再生策略等方面進行了介紹。

　　△美國杜克大學Poss KD教授

　　心臟------終生勤勤懇懇工作的模範

　　人類的心臟就象一個“泵”，在生命的長河中，始終有節律的收縮、舒張，勤勤懇懇堅持工作，平均每分鐘跳動80次，每天向全身輸送8000升血液。

　　然而，終生任勞任怨、勤勤懇懇工作的模範------心臟，卻是人體內再生能力最差的器官之一。

　　人小腸上皮細胞的更新時間為7天，紅細胞的更新時間為4個月。

　　而心肌細胞每年僅有0.3-1%的被更新。

　　因此，從出生開始，心臟的大部分的心肌細胞將終生陪伴著我們，一旦損傷，心肌細胞很難被再生修復，將由成纖維細胞取代，形成瘢痕組織。

　　△左心室前壁心肌梗死

　　一、心臟再生的挑戰-------心臟中心肌幹細胞數量很少！

　　心肌細胞具有：長壽，有節律的收縮、舒張和具有彈性等優點。

　　但是，心肌細胞對缺血、缺氧耐受能力差，當冠狀動脈發生阻塞，引起急性心肌梗死（myocardial infarction，MI）時，由於缺乏心肌幹細胞，不能迅速再生大量心肌細胞，導致損傷的心肌細胞被成纖維細胞取代，形成瘢痕。隨著時間的推移，一顆傷痕累累的心可能會走向心力衰竭。

　　目前，全世界大約有3800萬心衰患者。

　　二．心臟再生策略：

　　策略一：移植幹細胞來源的心肌細胞

　　iPSC（誘導多能幹細胞）或ESC（胚胎幹細胞）來源的心肌細胞，經體外擴增，與天然或合成3D支架結合，形成生物工程“可收縮心臟補片”，將幹細胞補丁移植到損傷的心臟。

　　策略二：心臟直接重程式設計：從瘢痕到心肌

　　應用已知的因子或小分子的組合，利用適當的載體、因子和藥物，在體內，直接注射到梗死心肌，將成纖維細胞直接重程式設計為心肌樣細胞（iCM），生成可收縮心肌樣細胞，修復心臟組織。

　　策略三：心肌細胞的再生途徑：促進心肌細胞分裂

　　最近的研究表明：

　　① NRG1-ERBB訊號；

　　② Hippo-YAP訊號；

　　③ 缺氧和氧自由基（ROS）；

　　④ 肌營養不良蛋白複合物（DGC）和/或肌節組織；

　　能夠改變體內心肌細胞增殖反應的限制。

　　結論：

　　1、目前，還沒有心臟再生的有效方法，但是，該領域大多數學者相信，成年哺乳動物中潛在的再生機制，可以被喚醒。

　　2、體外，以幹細胞為基礎的心肌細胞產生和成熟的方法，正在取得進步。在心臟再生過程中，分裂產生的新的心肌細胞必須與原有的心肌細胞偶聯在一起，達到心肌收縮與心肌電訊號一體化。

　　3、 發育生物學家、幹細胞生物學家、遺傳和組織工程學家，正致力於尋找新的治療方法對抗心力衰竭。