Nat Commun:单细胞测序揭示心肌细胞成熟机制

2020-06-03 QQY MedSci原创

心肌细胞(CMs)是一种不同于心脏其他类型细胞的终末分化细胞,其不具备修复疾病或其他因素引起的心肌损伤的增殖能力。因此,重塑受损的心肌细胞仍是治疗如心肌梗死在内的心脏损伤性疾病的主要挑战。

心肌细胞(CMs)是一种不同于心脏其他类型细胞的终末分化细胞,其不具备修复疾病或其他因素引起的心肌损伤的增殖能力。因此,重塑受损的心肌细胞仍是治疗如心肌梗死在内的心脏损伤性疾病的主要挑战。

在过去几十年中,对受损心脏组织进行重塑主要是通过外源干细胞移植或无细胞疗法。然而,通过多能干细胞分化产生的心肌细胞具有不成熟的性质,在研究过程中经常出现诸如心律不齐和畸胎瘤等不良反应。因此,对心肌细胞成熟更深入的了解有助于制定更为有效的治疗策略。

心脏成熟是出生后心脏发育和相关疾病的基础,细胞微环境对细胞命运的调控至关重要,但迄今为止,细胞微环境对心肌细胞成熟的贡献度尚未完全明确。

在该研究中,研究人员采用单细胞RNA测序技术,分析出生后不同发育阶段小鼠心脏的细胞组成、相互作用和调控网络,揭示了心脏成纤维细胞是驱动心肌细胞成熟的细胞微环境中的主要成分。

研究人员发现了从初生到成年过程中成纤维细胞亚型的转变,这一变化驱动了心肌细胞的成熟。与成熟心脏来源的成纤维细胞共培养,新生小鼠心肌细胞和人胚胎干细胞分化的心肌细胞的分子和功能的成熟度均显著提高。此外,研究人员通过单细胞测序分析体内外心肌细胞成熟轨迹还发现了一条高度保守的信号转导通路,而且通过药物靶向抑制该通路能够显著延迟新生鼠心肌细胞的成熟,并能够显著增强心肌细胞的增殖能力,改善梗死心肌的功能。

综上,该研究结果显示心脏成纤维细胞是促进心肌细胞成熟的微环境中的关键组成成分,并揭示了心肌成纤维细胞对心肌细胞成熟的调控对心脏疾病发生发展和心肌再生的影响。

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