Science：机器应力对心脏瓣膜造成进程的调控机制

起源：生物摸索 2021-11-22 08:42

心脏是性命的动员机，源源不时地提供轮回体系中的能源，是生物体内最症结的和最精细的器官之一。在心脏外部，心房与心室之间有瓣膜，这些瓣膜使血液只能由心房流入心室而不克不及倒流。如斯精细的构造是若何造成的呢？近日，法国国度安康与医学研讨院Julien Vermot研讨组在《Science》，颁发了题为“Bioelectric signaling

心脏是性命的动员机，源源不时地提供轮回体系中的能源，是生物体内最症结的和最精细的器官之一。在心脏外部，心房与心室之间有瓣膜，这些瓣膜使血液只能由心房流入心室而不克不及倒流。如斯精细的构造是若何造成的呢？近日，法国国度安康与医学研讨院Julien Vermot研讨组在《Science》，颁发了题为“Bioelectric signaling and the control of cardiac cell identity inresponse to mechanical forces”的文章，论述了血汗管瓣膜的造成进程以及机器应力在此进程中的调控机制。

机器力，如流体剪切应力和由血流和心跳发生的拉伸力，普遍存在于血液轮回中。在心脏外部，心内膜细胞(EdCs)将力旌旗灯号转化为细胞生化旌旗灯号，诱导造成瓣膜，而且依据所属的心脏区域对力旌旗灯号有分歧的反馈。在本研讨中，以斑马鱼作为生物模子，研讨了机器力调理特定的心内膜向瓣膜发育的进程。

研讨者们起首应用斑马鱼为生物模子对时空机器应力参数进行高精度节制，应用荧光探针（Tg）对EdCs中表白的荧光Ca2+传感器卵白GCaMP7a进行及时成像，以监控阐发心内膜细胞中的Ca2+的动静变动，成果发现Ca2+振荡简直只会在房室瓣的房室管区域造成，是以研讨者们推测，Ca2+振荡是瓣膜造成的紧张因素。

在以往的研讨中曾经发现，活化T细胞核因子1 (Nuclear factor of activated T cells 1， Nfatc1)是一种已知的Ca2+ 敏感的转录因子，可调理心内膜-间充质转化和心脏瓣膜形状产生。是以研讨者们通过绿色荧光卵白（GFP）荧光标志Nfatc1，来监测Ca2+旌旗灯号通路。

为了确定在EdCs中察看到的Ca2+振荡是否是力相应的，研讨者们应用药物（MS-222 、 p-amino）使斑马鱼结束心跳，试验成果标明，留神脏结束跳动时，EdCs中的Ca2+振荡消逝，而在心跳重启后复原。这也验证了Ca2+振荡与心内膜细胞EdCs的应力相应。

进一步地，研讨者们愿望通过把持血管瓣膜界限处的机器应力对机器力改动所带来的效应进行检测。研讨者们将一个30-60 μm的琼脂磁珠拔出到血汗管腔中，在通过磁镊把持磁珠来改动血管瓣膜界限处的机器力，并记载Ca2+的变动。成果显示，通过外力惹起的机器力的变动会招致心脏瓣膜定位异常，进一步证实了Ca2+振荡与心内膜细胞(EdCs)机器应力亲密相关。

那么当应力产生差错的时分，是否对瓣膜形状造成和发育有影响呢？在心房内珠移植16-20小时后，在磁珠邻近察看到瓣膜样的团簇。假手术空缺组造成了房室管区域的瓣膜，然而，退出磁珠的试验组，心房和心室区也可见瓣膜样构造，也便是磁珠形成了瓣膜成长紊乱。

此外，研讨者们还发现ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）通过嘌呤能受体P2X通道激活Ca2+旌旗灯号，使Ca2+内流。通过微注入法，将oligomycin A（肃清ATP），apyrase (一种ATP水解酶)， and ATPγS （ATP相似物）注入到心腔，细胞外ATP程度显着影响Ca2+显着变动。是以，P2X通道可以调理EdCs中的Ca2+内流并相应细胞外ATP程度的变动，是Nfatc1旌旗灯号通路的下游，在机器力刺激下节制瓣膜发育。

在本研讨中，研讨者们确定了ATP-Ca2+是在血汗管造成和瓣膜发育中造成的延伸调控通道，通过血流能源学机器力可以指导心脏瓣膜的发育。是以，ATP可以帮忙心脏瓣膜在体外成长，并有能够用到后天性心脏瓣膜缺点等疾病的医治中。 (100yiyao.com）

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