Nature：缺氧促进小鼠心脏再生附5年研究历程

Nature：缺氧促进⼩⿏⼼脏再⽣附5年研究历程分享：
导读之前的研究发现，成年期哺乳动物的⼼脏之所以会丧失再⽣能⼒，是因为氧⽓。

近期，来⾃于德克萨斯⼤学西南医学中⼼的研究团队证实，极低氧环境（7%，相当于珠穆朗玛峰顶峰的空⽓）可以促使⼩⿏⼼肌细胞再⽣。

德克萨斯⼤学Hamon再⽣科学和医学中⼼的研究团队Drs. Diana Canseco、Hesham Sadek、Wataru Kimura和Yuji Nakada（从左往右构建了⼀个低氧室，证实极低氧环境可以促使⼩⿏⼼
肌再⽣。

（图⽚来源：UT西南医学中⼼）
2016年10⽉31⽇，《Nature》期刊在线发表⼀篇⽂章揭⽰，极低氧环境可以使得原本已失去再⽣能⼒的⼩⿏⼼肌细胞（cardiomyocytes）再次启动再⽣功能。

德克萨斯⼤学Hamon再⽣科学和医学中⼼副教授Hesham Sadek带领团队完成了这⼀研究。

他们设计了⼀个低氧室，将培养室空⽓中的氧⽓含量降低⾄7%（相当于登上了珠穆朗玛峰顶峰），⽤于培养健康的成年⼩⿏。

试验2周后，研究⼈员发现⼩⿏⼼肌细胞再次进⼊分裂、增殖状态。

这⼀结果明显与常理相悖。

因为早在2011年，Sadek团队就发现，成年哺乳动物的⼼脏组织不再具备再⽣能⼒。

当研究⼈员切除刚出⽣⼩⿏的部分⼼脏组织后发现，新⽣⼩⿏的⼼脏组织具有⾃愈能⼒，类似于⽪肤的⾃我修复。

⽽且，再⽣的⼼脏收缩功能正常，其中的⼤多数⼼肌细胞来源于之前存在的⼼肌细胞，但是，⼩⿏发育7天后，这⼀再⽣能⼒却完全丧失了。

（⽂献参考：Transient Regenerative Potential of the Neonatal Mouse Heart, Science）
为什么成年哺乳动物的⼼脏会丧失再⽣能⼒？
2014年，Sadek团队在《Cell》期刊发表⽂章证实，成年期⼼脏之所以会丧失再⽣能⼒，与氧⽓有关联。

考虑到⼼脏处于富氧环境中，为了维持活跃的代谢状态⽽放弃了再⽣的能⼒。

氧⽓对于机体⽣存不可或缺，但是作为⼀种⾼度活化的⾮⾦属元素和氧化剂，氧⽓很容易与其他化合物形成有毒物质，例如活性氧。

⼀旦氧⾃由基超标，会对机体细胞造成损伤。

伴随着发育，⼼脏细胞线粒体数量增加。

活跃的氧化作⽤会逐渐积累氧⾃由基损害DNA，使得⼼肌细胞周期阻滞，最终导致⼼脏失去再⽣能⼒。

（⽂献参考：The Oxygen-Rich Postnatal Environment Induces Cardiomyocyte Cell-Cycle Arrest through DNA Damage Response, Cell）
2015年，峰回路转。

Sadek团队发现，尽管成年哺乳动物的⼼脏⽆法再⽣，但是原有的⼼肌细胞依然能够分裂补充⼀定的新细胞。

为了弄清楚原因，研究团队进⾏了⼀系列试验。

研究⼈员注意到，⼲细胞通常⽣存在低氧环境中，因为缺氧诱导因⼦1-α（Hif-1α）亚基能够维持⼲细胞⾃我复制和再⽣的能⼒。

考虑到这⼀点，研究⼈员发现了⼀类特殊的缺氧性⼼肌细胞，它们类似于新⽣⼩⿏的⼼肌细胞，具有较⼩的体积、单核以及较低的DNA损伤。

值得注意的是，这些缺氧⼼肌细胞是成年期⼼脏再⽣的主要“源泉”。

这些结果意味着，缺氧有利于⼼肌细胞周期循环。

（⽂献参考：Hypoxia fate mapping identifies cycling cardiomyocytes in the adult heart, Nature）
缺氧有利于⼼肌再⽣
2016年，得益于上述5年的研究储备，Sadek团队证实，极低氧环境可以规避氧⽓对细胞的损伤，促使⼼肌细胞收获再⽣能⼒。

他们将培养室的氧⽓浓度从正常的21%下调⾄7%，培养数周后发现，氧⽓下降可以增加⼼肌细胞的数量，并改善⼼脏的功能。

研究⼈员曾试过15%的氧⽓浓度，但是却没有检测到⼼脏再⽣的迹象。

这意味着，极低氧环境时⼼肌细胞再⽣的关键因素。

Sadek 认为，既然创造⼀个低氧环境能够修复⼼脏，那么理论上它同样可以改善其他器官组织。

参。