Cell:胶原蛋白对心脏病的治疗意义

【字体: 时间:2020年07月15日 来源:

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  正如最近发表在《Cell》杂志上的, Ali Khademhosseini博士和Samad Ahadian博士的合作小组已经确定了这样一个因素:V型胶原蛋白。

  

当心脏病发作时,冠状动脉会被阻塞,切断血液和氧气流向心脏的那部分。周围的心肌可能受到一定程度的损害,这取决于阻塞区域的大小和发作与治疗之间的时间。恢复后,心肌开始愈合,像皮肤伤口一样,可能会形成疤痕。疤痕的大小和位置可能会有很大的变化,并且有可能出现额外的并发症甚至死亡。

虽然心脏疤痕存在潜在的问题,但人们对心脏病发作后调节心脏瘢痕大小的因素知之甚少。了解和证明这些因素在疤痕形成过程中所起的作用,可能会产生新的医疗方法。

正如最近发表在《Cell》杂志上的, Ali Khademhosseini博士和Samad Ahadian博士的合作小组已经确定了这样一个因素:V型胶原蛋白。

胶原蛋白是人体中最丰富的蛋白质,存在于骨骼、肌腱、肌肉中,皮肤和各种内脏。它提供结构和力量,并将身体固定在一起。它也是疤痕组织的一种成分,可以在全身不同的地方形成。

在一个健康的心脏内,有不同类型的胶原蛋白, V型胶原含量较少。然而,该小组观察到在心脏损伤疤痕中却存在大量的V型胶原。先前对动物的独立研究显示,基因突变 V型胶原的产生,显示心脏疤痕组织增多。这些观察结果可能与瘢痕形成有关。

该小组准备了完全缺乏V型胶原的小鼠,并对其进行了几项实验,以测试V型胶原的作用。他们的发现表明,在心脏损伤相当于心脏病发作时,与正常对照组小鼠相比,缺乏V型胶原的小鼠的遗传活性有利于形成更大和更不规则的心脏疤痕。与正常小鼠瘢痕组织中表现出不同的胶原纤维和胶原纤维形成的力学特性不同。在心脏损伤后的正常愈合过程中,心脏成纤维细胞对心脏疤痕施加压力并使其收缩。

研究小组假设,由于没有V型胶原的心脏疤痕组织更大、更硬、结构不规则,其成纤维细胞施加的力也会更小。

为了验证这个假设,研究小组制作了两种不同的支架材料:胶原水凝胶和正常或V型胶原缺乏小鼠的心脏损伤成纤维细胞混合而成。然后将支架固定在两个硅基桩上,观察成纤维细胞收缩导致的桩体位移。结果发现,与正常成纤维细胞相比,缺乏V型胶原的成纤维细胞的桩柱位移明显减少,从而证实了他们的假设,并为无V型胶原形成更大的瘢痕提供了证据。

“通过能够制造和表征微组织,我们可以测量心脏组织的机械力。类似的方法也可以个性化地用于人体研究,”首席研究员Samad Ahadian博士说。“由于V型胶原的表达在个体间存在差异,阐明V型胶原在瘢痕形成过程中的反馈机制和相互作用,对于患有与心脏损伤疤痕相关的各种心脏疾病的心脏病患者可能具有深远的意义。

这些知识除了减轻心脏病之外,可能还有更广泛的影响。Ehlers-Danlos综合征患者的基因突变导致缺乏V型胶原,并且他们的关节、皮肤和其他组织的结缔组织也出现异常。他们还表现出不正常的伤口愈合和疤痕的扩大。实验表明,由于缺乏V型胶原的产生,这种综合征患者的成纤维细胞增加了一种称为整合素的蛋白质的表达;这些人可能从整合素信号抑制剂的治疗中获益。

“了解控制组织行为的生物学机制对于开发个性化治疗至关重要。”Khademhosseini说。“这项工作证明了基质分子在心脏组织再生和瘢痕形成中的重要性。因此,对于开发诱导组织愈合的方法具有重要意义。”

原文检索:Type V Collagen in Scar Tissue Regulates the Size of Scar after Heart Injury

(生物通:伍松)

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