休斯顿大学药理学研究人员在探索了心脏在子宫内形成的过程后,报告了细胞和分子在早期形成过程中的行为方式,以及可能导致左心室致密化不全的心脏病的原因。左心室致密化不全是一种心肌病(或心肌病),也称为海绵状心脏,患者通常需要进行心脏移植。
“我们发现,一种名为 Itgb1 的基因缺失,可能会导致发育中的心脏无法维持其形状并正常发育,从而导致左心室致密化不全,”休斯顿大学药学院心血管研究副教授吴明福报告说。“早期阶段的 Itgb1 缺失会导致明显的缺陷。”
吴的研究成果涉及对小梁的检查,小梁是发育中的心脏中从心壁突出的片状结构。这些结构在早期心脏发育中(在冠状动脉系统发育之前)至关重要,因为它们可以增加心壁的内表面积,并增强血液和心壁之间的氧气和营养物质交换,从而为血液供应血液。
“如果没有小梁,心壁就会缺氧、缺养,有可能导致心脏死亡。相反,如果小梁过多,心壁就会变得多孔,导致左心室致密化不全性心肌病,也就是俗称的海绵状心脏。”吴教授说。
虽然已知某些控制小梁形成的信号,但组成心肌(心肌细胞)的单个细胞如何组织形成这些结构的确切机制仍不清楚。
“这项研究表明,删除心壁心肌细胞中一个名为 Itgb1 的基因会阻止小梁形成。我们发现,由 Itgb1 编码的蛋白质 β1 整合素及其配体(细胞外基质)会形成一个分子网络,充当心壁中心肌细胞的支架。当 Itgb1 被删除时,心肌细胞会脱离这个支架,失去维持形状、正确分裂、迁移和形成小梁的能力,”吴说。
研究表明分子网络可能是器官形成过程中常见的组织机制。
吴说:“我们相信这些见解将极大地引起器官发育和再生研究人员的兴趣,有可能重塑我们对组织组织和发育的理解。”