杜克大學研究發現細胞張力影響組織再生 能加強心臟修復能力

【本刊訊】雖然現在的醫療已十分進步,不過當人類心臟病發作時,往往心臟細胞會產生不可逆的損害,並無法完全的治癒。然而,先前科學家已知在斑馬魚中的心臟細胞能夠再生,並將遭受損害或被疾病攻擊的細胞丟棄。因此,科學家多年來研究斑馬魚心臟細胞的再生能力,希望能找到治療人類心臟病的線索。




近期,由美國杜克大學(Duke University)醫學院細胞生物學所的研究團隊發現當斑馬魚的心臟組織遭受破壞時,會由快速移動的超大細胞在前面引導,而較小的細胞則在後面拖延並進而產生新的細胞,而這種自然而然的特性,使組織成功再生主要是由細胞的機械張力所造成
的。

研究人員將斑馬魚的心臟從體內取出並放在培養皿中,發現心臟在體外還能夠持續的跳動,因此,研究人員嘗試利用此系統,來觀察斑馬魚心臟細胞的再生。研究人員進一步將培養皿中的心臟外膜細胞破壞,再將培養皿移至顯微鏡下進行動態的觀察。原先研究人員預期的是會看到細胞快速複製DNA並分裂增生新細胞,已修復心臟表面。

不過,令研究人員意想不到的是,這些細胞並沒有一開始就分裂細胞,其再生的方法反而是先在細胞中大量複製DNA並使細胞變大。透過這些超大型細胞先將傷口覆蓋後,再增加再生能力。除此之外,研究人員也發現這些大型的細胞在心臟表面遷移的速度會比較小的細胞快,具領導作用。

觀察到此現象後,研究人員也試著去測量這些大型的前導細胞張力程度,發現當利用外力將細胞劃出微小切口時,領導細胞會更快反彈,就像充氣氣囊的表面在爆炸後縮回的情況,代表這些細胞能在DNA複製後,透過機械性的張力使細胞不分裂。

研究團隊表示目前藉由這項發現試圖去了解如何影響細胞再生的方向,若能找到能走向產生更大的細胞或分裂出更多的細胞的關鍵因素,將可能是影響組織修復能力的一大關鍵。另外,研究人員也嘗試篩選出斑馬魚心臟體外培養系統中可能增加心臟組織再生的小分子,希望能成為修復心臟病或其他心血管疾病的藥物。



Marla Vacek Broadfoot, Tension Makes The Heart Grow Stronger, Duke University, 2017/9/25.

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