BioArt按
：
6月16日，
Cell Research
杂志在线发表了一项来自德国马普心肺研究所（Max-Planck-Institute for Heart and Lung Research）题为“Live cell screening platform identifies PPARδ as a regulator of cardiomyocyte proliferation and cardiac repair”的研究论文，报道他们找到了一种促进哺乳动物心肌细胞增殖的新方法。
该研究通过一种经过改进的基于Fucci的细胞周期筛选系统，发现了PPARδ的激动剂Carbacyclin具有刺激心肌细胞增殖的能力
。特别值得一提的是，6月5日，
Nature
杂志以“Accelerated Article Preview”的形式同时在线发表了两篇关于心脏再生的研究成果，
为心脏再生领域提供了新的指路明灯（
详见此前BioArt的报道
：
治疗心梗的福音，两篇Nature聚焦心脏再生的分子机理
）。有鉴于关于心脏再生相关研究领域的这一系列重要成果，BioArt特别邀请到从事心脏再生与发育研究的
周斌
研究员撰写了特别评论，以飨读者。
撰文丨
何灵娟，周斌
（
中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所
）
成体哺乳动物的心脏在损伤后不能再生主要是因为成体心肌细胞的增殖能力非常低，因此，通过刺激心肌细胞增殖来实现损伤后心脏的修复成为了心脏再生治疗的潜在手段。最近分别发表于
Nature
和
Cell Research
杂志的三篇研究论文找到了促进心肌细胞增殖的新方法与新机制，为心脏疾病的治疗带来了新的希望。
心肌梗塞是世界上的首要致死疾病，目前，全球约有4000万患者由于心肌细胞死亡后纤维化组织替代而导致心脏衰竭。在严重的急性心肌梗塞中，心脏组织由于大量缺血导致了大面积心肌细胞死亡，剩余的心肌细胞由于缺乏再生能力，最终导致了心脏严重纤维化而造成心脏衰竭。因此，
如何实现成体哺乳动物心脏损伤后再生，仍然是心血管领域至关重要的根本问题
。
目前，心血管领域内主要通过两种方法来试图促进心脏再生。第一种方法是在心脏损伤后通过激活体内的心脏干细胞分化成为新的心肌细胞来促进心脏再生，然而，最近几个独立实验室对c-kit+心脏干细胞在体内的真实性提出了质疑，引起了心血管干细胞再生医学领域的一系列争议。第二种方法侧重于在损伤后激活体内心肌细胞的增殖来修复损伤后的心脏。
一般认为哺乳动物的心脏是终末分化器官，没有明显的心肌细胞增殖，不过最近有研究报道，尽管心肌细胞的分裂能力非常低，但每年仍然保有一定的更新速率，大约在0.3-1%的范围内，不过，这种极低的细胞更新速率显然无法产生足够的心肌细胞来修复损伤的心脏，基本没有临床治疗意义。事实上，低等脊椎动物如斑马鱼的成体心脏在心尖切除后可以再生，新生小鼠的心脏在出生后第一天（P1）切除心尖后，也具有再生能力，不过到了出生后第7天（P7），这种再生能力就消失了。在上述这些再生模型中，新的心肌细胞主要通过原来已经存在的心肌细胞的增殖而来。基于这些研究，科学家们开始将目光更多的关注在不同阶段调控心肌细胞增殖的分子机制方面，试图找出导致不同心肌细胞增殖能力差异的关键因子，以及限制心肌细胞进入细胞周期的主要障碍。
最近，来自以色列魏兹曼科学研究所
Eldad Tzahor
实验室的科研人员发表在
Nature
上的一篇文章发现（
下图
），小鼠P1和P7心脏细胞外基质在刺激心肌细胞增殖方面有着显著的差异，通过质谱分析，Bassat等鉴定出了细胞基质中刺激心肌细胞增殖的关键因子Agrin，Agrin是一种基质糖蛋白，经检测主要表达在血管内皮细胞中。当在心脏中敲除Agrin后，P1小鼠在经心尖切除手术后，其再生能力明显降低。令人惊喜的是，当成体心脏损伤后，在心肌中注射一次Agrin， 纤维化组织明显减少，心肌细胞增殖显著提高，心脏功能获得较大改善。Agrin与膜结合受体dystoglycan 1 （DAG1）结合促进了肌营养不良蛋白-糖蛋白复合物（DGC）的解体，这导致了细胞骨架和肌纤维的完整性降低，这些是细胞去分化过程所必须的。此外，Bassat等还发现Agrin-DAG1的结合促进了Yap从DGC上解离下来进入细胞核。Yap是一种促进细胞增殖的转录调控蛋白，受Hippo信号通路负调控控制心脏大小。
来自德克萨斯心脏研究所的
James Martin
实验室研究人员同期在
Nature
上发表文章证明DGC阻断Yap入核而抑制心肌细胞增殖
（
下图
）
。通过在肌营养不良蛋白缺失（Mdx）的小鼠中敲除Hippo信号通路中的Salv，在P1心尖切除后观察到了过度的心肌增长，说明了DGC和Hippo这两种信号通路在调节心肌细胞增殖方面具有协同效应。具体来说，DAG1直接结合Yap阻止心肌细胞增殖，并通过Hippo诱导的Yap磷酸化增强其相互作用，去除DAG1和Hippo信号通路Salv同时释放了Yap入核，从而促进了心肌细胞的大量增殖。
这两项同时在
Nature
上发表的工作的精彩之处在于利用体内遗传工具阐述了两种不同信号通路的关键组分在细胞增殖中的重要作用，此外，Agrin的注射后即可诱导心肌增殖的强大功能使其成为了心脏修复与再生治疗的新型靶点。DAG1-Yap相互作用的潜在应用不仅有助于促进成体心脏损伤后的修复，而且还可能改善肌营养不良儿童较差的心脏功能。
毫无疑问，这两项研究为心脏再生领域提供了新的指路明灯，即可以通过去除两个甚至更多（而非一个）心肌细胞增殖的障碍，来唤醒成年哺乳动物心脏中的再生潜能
。
几乎在同时，来自德国马普研究所
Felix Engel
实验室的研究人员发表在
Cell Research
上一篇文章报道他们找到了一种促进哺乳动物心肌细胞增殖的新方法。Magadum和他的同事们通过一种经过改进的基于Fucci的细胞周期筛选系统，发现了PPARδ的激动剂Carbacyclin具有刺激心肌细胞增殖的能力。
体外实验证明Carbacyclin主要通过PPARδ/PDK1/Akt信号通路上调细胞周期正调控因子以及下调细胞周期负调控因子来促进心肌细胞增殖
。
正常情况下，成体斑马鱼心脏在损伤后具有很好的再生能力，但是当心脏损伤后的斑马鱼在经PPARδ抑制剂处理后，其心肌细胞的增殖能力明显降低，说明心肌细胞增殖过程受PPARδ信号通路调控。为此，研究人员用PPARδ激动剂处理或在心脏中过表达PPARδ 来观察其对小鼠心脏再生过程的影响，结果发现成体小鼠心脏损伤后，经过PPARδ激动剂处理或过表达PPARδ，其心肌细胞增殖明显增多，纤维化组织减少，心脏功能有较大改善（
图1
）。
