Science黄果团队揭示温血动物心

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迦溆、兮

自然界动物的再生能力有着天壤之别。斑马鱼、蝾螈以及许多其它低等脊椎动物有强大的再生能力，能完全修复许多受损的器官和组织（例如心脏、脑、脊髓和四肢），但是大多数包括小鼠和人在内的哺乳动物无法再生这些器官和组织。

为什么斑马鱼的心脏能再生而小鼠和人的心脏不能？与众多依赖干细胞再生的组织不同，成体心脏没有有功能的干细胞，它的再生能力基本完全依靠心肌细胞的增生能力。但是大多数哺乳动物的心肌细胞在出生后丧失分裂能力，形成多核或多倍体，从而无法增生。此前其它组在斑马鱼和小鼠的研究中发现多倍体的心肌细胞越多，心脏的再生能力越差。

加州大学旧金山分校黄果实验室主要研究心脏再生，希望以此了解控制组织再生差异性的细胞分子机制和具有广泛适用性的原理。为了研究从鱼到人的进化过程中何种动物的心肌细胞形成多倍体，该实验室从许多自然历史博物馆和其它实验室收集了许多种动物的心脏。与小鼠和人不同，哺乳动物中的针鼹、鸭嘴兽、食蚁兽、穿山甲、弓头鲸和蝙蝠有较高比例的双倍体心肌细胞。惊讶的是，所有动物心肌双倍体的比例遵守Kleiber定律（年，MaxKleiber首次报道动物的代谢率和体重的3/4次方成正比。）。进一步分析，研究者发现动物的标准代谢率、体温和甲状腺素的水平越高，心肌双倍体比例越低而多倍体比例越高。该研究工作以Evidenceforhormonalcontrolofheartregenerativecapacityduringendothermyacquisition为题于近日发表在了Science杂志上。

接下来，研究者们进一步证明甲状腺素信号通路的激活抑制心脏再生能力。如果在养斑马鱼的水中加入过量的甲状腺素，斑马鱼的心脏就不能再生了。相反，在一种转基因小鼠中抑制甲状腺素信号通路的激活，小鼠的双倍体心肌细胞比例大大提高，即使在成年后也具有相当强的心脏再生能力。

总而言之，通过研究自然界许多非模式动物，发现心肌双倍体比例变化的过程恰巧是从冷血动物到温血动物的进化过程。甲状腺素的升高正是促进代谢率和产热的推动力，而该研究表明高浓度的甲状腺素会提高心肌多倍体比例和抑制心脏再生能力。所以这一结果暗示成体心脏再生能力的丧失可能是我们能保持恒定体温的一种代价。

作者表示：尽管现阶段不认为单单降低甲状腺素足以让心脏具备完全再生的能力，但是如果沿着现在的方向去发现其他控制心脏再生的信号通路和分子机制，相信就有更多的机会去提高心脏再生能力。另外，这项研究从许多不常见的动物（例如针鼹、鸭嘴兽、食蚁兽、穿山甲、弓头鲸和蝙蝠）中得到至关重要的线索。自然界有成千上万的物种和千奇百怪的生物现象，所以也希望有更多人不拘泥于现有的模式生物和研究方式，去探索自然界的奥秘，寻找自然界可能已有的”秘方”来解决我们所关心的疾病。

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