成纤维细胞曾被认为是心脏修复的功臣,但最新研究显示这种细胞在特定病理条件下反而会损害心脏功能。由华盛顿大学医学院生物工程系副教授珍·戴维斯(Jen Davis)领导的研究团队发现,在扩张型心肌病模型中,原本正常的成纤维细胞并未按照常规模式分泌细胞外基质蛋白,而是通过自身细胞体增生来维持心脏结构完整,这种异常机制导致心脏组织僵硬并引发恶性循环。
这项发表于9月11日《科学》杂志的研究采用基因工程技术,通过构建携带扩张型心肌病突变基因的心肌细胞小鼠模型,首次系统揭示了心肌细胞、成纤维细胞与细胞外基质在纤维化进程中的动态互作机制。研究团队开发的工程化心脏组织和合成水凝胶系统,使他们能够精确控制细胞环境并实时观察病程发展。
"我们观察到成纤维细胞开始重塑细胞外基质时,心脏僵硬度显著增加,这反过来加剧了心肌细胞的病变,形成持续恶化的恶性循环。"论文共同第一作者贝拉·莱查德(Bella Reichardt)解释道。值得注意的是,当研究人员通过基因手段关闭成纤维细胞中的P38信号通路时,不仅抑制了成纤维细胞的异常增殖和晚期纤维化,还部分恢复了心肌细胞和整体心脏的功能。
目前全球约每250人中就有1人受扩张型心肌病影响,这种遗传性心衰目前尚无有效治疗方法。传统观点认为纤维化是疾病发展的副产物而非致病因素,但该研究颠覆了这一认知。研究团队发现,机械信号传导在病理过程中起着核心作用——当心脏因疾病扩张时,成纤维细胞试图通过增生来防止心脏过度膨胀,这种看似保护性的反应反而导致心脏功能恶化。
"我们的数据显示,仅针对心肌细胞治疗是远远不够的。"戴维斯强调,"必须同时靶向成纤维细胞。"这项发现对临床治疗具有重要指导意义,目前患者主要依赖增强心肌收缩力的药物管理症状,但新研究表明联合使用P38信号通路抑制剂可能带来突破性疗效。华盛顿大学医学中心心脏病专家穆萨维-哈拉米(Moussavi-Harami)博士预测,未来可能会根据患者纤维化程度进行分层治疗,开发个性化医疗方案。
该研究获得德国研究基金会、美国国家科学基金会及美国国立卫生研究院等机构的联合资助。参与研究的跨学科团队整合了生物工程、肌肉生物力学和再生医学等多个领域的专业技术,标志着心血管疾病研究进入多维度交叉的新阶段。
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