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一项新研究表明特殊细胞可传导电流以保持心脏跳动

小鼠房室 (AV) 结。绿色染色表示 AV 结细胞,而红色染色突出显示相邻的心房肌细胞。所有细胞核都染成蓝色。学分:UT西南医学中心

UT Southwestern 科学家的研究表明,传播心跳的特殊细胞具有在出生后再生的能力。


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UT Southwestern 研究人员在小鼠身上进行的一项新研究表明,能够传导电流以保持心脏跳动的特殊细胞具有以前无法识别的在出生后几天内再生的能力。这一发现在线发表在《临床调查杂志》上,最终可能会导致心律失常的治疗,通过鼓励心脏自我修复来避免使用侵入性起搏器或药物。

“心律失常患者没有很多好的选择,”研究负责人 Nikhil V. Munshi 医学博士、心脏病专家、分子生物学内科副教授和 Eugene McDermott 人类中心说增长与发展。“我们的研究结果表明,有一天我们可能能够从心脏本身引发再生来治疗这些疾病。”

Munshi 博士研究心脏传导系统,这是一个由专门的心肌细胞相互连接的系统,可产生电脉冲并传递这些脉冲以使心脏跳动。尽管研究表明,非传导性心肌细胞在出生后的有限时间内具有一定的再生能力——在这一领域的许多发现由 UTSW 科学家领导——但被称为结节细胞的传导性细胞在很大程度上被认为在胎儿时期会失去这种能力。

先前的研究表明,新生儿淋巴结细胞在出生前就失去了类似干细胞的特性,使它们的再生特性可以忽略不计。然而,Munshi 博士解释说,它们的再生能力从未被直接测试过,因为在动物模型中没有办法只消除结节细胞来刺激再生。

为了解决这个问题,Munshi 博士和他的同事利用基因工程培育了小鼠,其房室 (AV) 结细胞位于心脏四个腔室的交叉点附近,在喂食乳腺癌药物他莫昔芬时死亡。在给予他莫昔芬的该品系的成年小鼠中,组织样本和心电图显示,在接下来的几周和几个月内,由于 AV 结细胞的死亡而导致进行性心脏损伤。然而,当给新生小鼠给药时,大约一个月后,三分之一的动物的心脏功能似乎完全正常。

仔细观察,研究人员在他莫昔芬治疗后每隔几天对 AV 结衰竭的新生小鼠模型进行心电图检查。这些测试揭示了最初的心脏损伤,在许多动物身上逐渐愈合。尽管组织检查表明这种愈合并没有导致成年后的心脏完全正常,但小鼠有规律的心律就足够了。

Nikhil V. Munshi,医学博士,博士 UT西南医学中心

有趣的是,进一步的研究表明,非肌肉心脏细胞是在淋巴结细胞死亡后增殖的主要细胞类型。这些细胞似乎可以调节帮助心脏细胞建立电连接的蛋白质的产生。

Munshi 博士说,为什么这些蛋白质增加以及为什么只有大约三分之一的动物表现出再生仍然不清楚。他和他的同事计划继续研究这种现象背后的分子机制,以获得更多的知识,最终可能会产生一种药物,可以根据需要刺激再生途径,使心律失常患者的受损节点再生。

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参考文献:

“房室传导系统内的诱导性心肌细胞损伤揭示了小鼠的潜在再生能力”,作者:Lin Wang、Minoti Bhakta、Antonio Fernandez-Perez 和 Nikhil V. Munshi,2021 年 10 月 1 日,临床研究杂志
DOI:10.1172/JCI138637

为这项研究做出贡献的其他 UTSW 科学家包括 Lin Wang、Minoti Bhakta 和 Antonio Fernandez-Perez。

这项工作得到了美国国立卫生研究院 (HL136604、HL133642 和 HL135217)、Burroughs Wellcome 基金 (1009838) 和一角钱基金会 (#5-FY13-203) 的资助。