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哺乳动物心肌细胞增殖能力影响因素分析

时间:2022-04-14 09:56:24 浏览次数:

zoޛ)j馟in�v_w_ry总结出影响心肌细胞的增殖因素,可以为心脏疾病的研究与治疗提供意见,对心脏疾病问题的缓解起到一定的作用。

2影响心肌细胞增殖能力的因素

文献报道,小鼠出生一天时,其心肌细胞具有较强的增殖能力,而在其成年后,心肌细胞增殖能力基本丧失。而对于非哺乳动物的斑马鱼来说,当切除成年斑马鱼20%的心脏组织后,其心脏可在30天后由已经存在的心肌细胞的重新分裂修复回来。那么两者之间有何关联呢?经过分析发现,斑马鱼生活在水中处于低氧状态,胚胎期的乳鼠处于母鼠的羊水中,也处于低氧状态,当小鼠出生后,一直处于相对于羊水来说氧气浓度较高的大气中,此时,小鼠的心肌细胞逐渐丧失增殖能力。那么,氧气浓度是否可以影响心肌细胞的增殖能力呢?

线粒体在细胞代谢过程中会产生大量的氧气。细胞内线粒体的复杂程度越高,氧气产生越多,而大量的氧气会产生生物毒性从而导致DNA的损伤。对比后发现,斑马鱼和幼年期的小鼠线粒体复杂程度相对较低,二者DNA损伤程度类似。而成年小鼠线粒体复杂程度相对较高,DNA损伤程度较为严重(如图5),DNA的损伤可能会导致DNA复制产生障碍,从而影响其心肌细胞增殖能力。

为了进一步验证该假设,将胚胎期小鼠分置于在高氧状态(100%的氧气浓度),普通状态(21%的氧气浓度)和低氧状态(15%的氧气浓度)中。一段时间后测定小鼠的DNA损伤程度、心重体重比、心肌细胞的大小及心肌细胞增殖能力。可以发现处于低氧状态下的小鼠心肌细胞DNA损伤程度较小,而处于高氧状态下的小鼠心肌细胞DNA损伤程度较高。心肌细胞数目是心脏重量的决定因素之一,在低氧状态下小鼠心重体重比增大而心肌细胞体积减小,由此可以推测,在低氧状态下,该心脏具有更多心肌细胞数目,也就是说此时心肌细胞增殖能力较高。为了验证该观点,标记与心肌细胞增殖相关的标记物(Aurora B,该标记物可以显示胞质分裂),结果显示在低氧状态下两种标记物数值较高,而高氧状态下则与之相反。(如图6)除此之外还通过向乳鼠注射能够促使细胞产生大量活性氧的药物,同时检测以上指标,该实验结果与之前类似,注射药物的乳鼠DNA损伤严重,心重体重比不變而心肌细胞体积增大,由此可以说明心肌细胞数目减小,心肌细胞增殖能力减弱。通过检测Aurora B指标的值可得,此时心肌细胞增殖能力确实处于较低水平。以上两个证据可以共同证明,处于低氧状态下的心肌细胞具有较低的DNA损伤率,同时具有较高的增殖能力水平(如图7)。

无论向将乳鼠置于较高氧气浓度的状态还是向乳鼠注入产生活性氧的药物都会对乳鼠心肌细胞增殖能力产生影响,那么,若向成年小鼠注入失去活性氧的药物,其心肌细胞增殖能力会发生怎样的变化?为此,向成年小鼠注射能够降解活性氧的药物后,同样检测DNA损伤程度、心重体重比、心肌细胞大小及细胞增殖能力标记物的水平变化,结果显示,通过注射该药物后,DNA损伤程度降低,心重体重比不变,而细胞大小变小。由此可以推测出心肌细胞的数目增多,最终通过检测心肌细胞增殖标记物可以看出注射该药物可以显著提高心肌细胞增殖能力(如图8)。

通过以上实验我们可以得出以下结论:乳鼠心肌细胞具有较高增殖能力的原因为此时心肌细胞处于低氧状态下,次种状态下,DNA的损伤程度较低。成年小鼠心肌细胞则处于较高氧气浓度状态下,此状态下,DNA的损伤程度较高,从而导致心肌细胞增殖能

力減弱。

3讨论

哺乳动物心肌细胞增殖能力随发育逐渐降低,而心脏疾病会导致大量心肌细胞死亡。如何提高心肌细胞增殖能力是心脏疾病治疗过程中的重要问题,本研究通过阅读文献的方式发现氧气对于心肌细胞增殖能力具有重要的作用,较低的氧气浓度 可以提高心肌细胞增殖能力。那么,当心脏受到损伤时,我们是否可以通过注射药物等方式降低心脏部分组织的氧气浓度来进行治疗呢?该假设仍然需要大量实验进行验证,通过本文的研究可能会对心脏疾病的研究提供一定的借鉴意义。

参考文献

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