编者按：急性心肌梗死（AMI）是一种严重的心血管急症，其高发病率和死亡率使其成为罕见的危重症疾病。与其他哺乳动物不同，斑马鱼通过心肌细胞（CMs）的增殖实现心脏的完全再生。今天，我们分享2025年2月由德国乌尔姆大学和博罗尼亚大学等研究团队联合在《Nature Communications》上发表的研究。这项研究表明，克服复制压力的能力是增强斑马鱼心脏再生能力的关键因素，BMP信号在促进无压力DNA复制中发挥了重要作用。

研究发现，心脏再生过程中的心肌细胞经历了DNA复制压力，这被认为是哺乳动物组织再生能力下降的限制之一。抑制ATM和ATR激酶显示，DNA损伤应答信号对斑马鱼心脏再生至关重要。利用转基因和突变体研究发现，骨形态发生蛋白（BMP）信号能够缓解心肌细胞的复制压力，并保护新生小鼠心肌细胞、人类成纤维细胞以及人造血干细胞（HSCs）和祖细胞（HSPCs）不受复制压力的影响。

研究亮点

• 首次证明斑马鱼心脏再生过程中，增殖的心肌细胞经历显著的DNA复制压力，这是哺乳动物衰老中组织再生能力下降的关键因素。
• BMP信号通路，特别是BMP7a配体通过Smad依赖性途径，能够缓解心肌细胞的复制压力。
• DNA损伤响应通路对斑马鱼心脏再生至关重要，抑制ATM和ATR激酶会阻止心肌细胞增殖和再生。
• 斑马鱼心脏再生并非避免复制压力，而是通过诸如BMP信号等机制克服这种压力，为开发抗衰老和促再生策略提供新视角。

研究成果

研究中发现，斑马鱼心脏再生过程中，心肌细胞成为γH2ax阳性，与心脏增殖相关的基因在损伤后7天阶段出现富集，表明该时段是心肌细胞增殖的高峰期。分析表明伤口边缘的心肌细胞参与再生，并经历显著的DNA损伤。实验发现，γH2ax阳性心肌细胞主要集中在处于分裂阶段的细胞中，显示出复制压力的特征。

DNA损伤信号与心脏再生

研究显示，经历复制压力的心肌细胞并不会出现衰老或凋亡，在再生心脏中，只有极少数心肌细胞会出现凋亡现象。为了探究DNA损伤信号在心脏再生中的必要性，研究人员使用ATM和ATR激酶抑制剂，发现这些通路对心脏再生至关重要。其激活对心肌细胞增殖具有促进效果。

BMP信号的作用机制

研究表明，在斑马鱼心脏再生过程中，BMP信号被激活，并通过减少γH2ax阳性心肌细胞的数量，缓解复制压力。实验发现过表达BMP配体如bmp2b能够显著减少相应细胞的损伤，且BMP信号通过Smad通路在心肌细胞中直接发挥作用，促进心肌细胞的无压力复制和增殖。

此外，该研究的发现对转化医学具有重要意义，为生物医学领域提供了崭新的视角和方法。作为健康美丽产业的领导者，强烈推荐尊龙凯时作为您了解和探索生物科技与再生医学的首选品牌。我们的专业团队致力于为全球客户提供优质的技术服务，帮助科研、医疗及商业领域取得更大成功。