氧气,众所周知,全身循环富含氧的血液是心脏的一个重要功能。但同时氧也是一种高度活化的非金属元素和氧化剂,可以非常容易地与其他的化合物形成有毒物质。现在研究人员发现是后一种特性造成了成体心脏丧失再生能力。这一突破性的研究发现发表在4月24日的《细胞》(Cell)杂志上,证实富含氧气的后天环境导致了心肌细胞发生细胞周期阻滞。
由于出生后立刻接触富含氧气的空气,心脏细胞建立起线粒体这一细胞的发电所来增加氧化作用。线粒体大量生成氧自由基损害DNA,最终造成了细胞周期阻滞。
Sadek博士说:“我们发现了以往未知的一个介导心肌细胞周期阻滞的保护机制,其是因氧依赖性有氧代谢而产生。从生理学上讲,哺乳动物可能不得不早期就在高效利用能量,或保留心脏的再生能力之间做出选择。选择是明确的。相比于身体里任何的器官,心脏更需要高效利用能量来确保终身泵血。”
心肌中的线粒体量为全身最高,在休息状态时都要消耗身体30%的总氧量。不幸的是,大量耗氧生成能量是以DNA氧化使得心肌细胞无法分裂与再生为代价。
研究人员发现,如果他们让小鼠置于低氧空气中,心肌细胞分裂时间比通常要长。而出生在高氧空气中的小鼠则相反。在这种情况下,心肌细胞比通常提早停止分裂。
由于成年哺乳动物心脏不能够在损伤后再生,这成为了心血管医学的一个重要障碍。重新认识是什么导致了心肌细胞周期阻滞,有可能成为以心肌细胞增殖为基础的治疗方法一个重要的组成部分。
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