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运动刺激心脏,使新的肌肉细胞

时间:2018-05-14  点击: 27

使用多同位素成像质谱法(MIMS)观察心肌细胞。粉红色显示分裂细胞核中正在产生新的DNA,表明心肌组织的生长。图片由Ana Vujic / HSCRB提供

医生,卫生组织和美国外科医生都同意锻炼对心脏有益。但是为什么没有很好理解的原因。

哈佛大学干细胞与再生生物学系(HSCRB),马萨诸塞州总医院(MGH),哈佛医学院(HMS)和哈佛干细胞研究所(HSCI)的研究人员在小鼠中进行的一项新研究中发现了一种解释为什么运动可能是有益的:它刺激心脏在正常情况下和心脏病发作后制造新的肌肉细胞。

刚刚发表在“自然通讯”期刊上,这些发现对公共健康,体育和心脏病患者的康复有重要意义。

人的心脏具有较低的再生能力。年轻成年人每年可以恢复其心肌细胞的1%左右,并且这种速度随着年龄增长而下降。失去这些细胞与心力衰竭有关,因此增加细胞形成的干预有可能有助于预防它。

研究的第一批作者是HSCRB的Ana Vujic和MGH和HMS的CarolinLerchenmüller。 Vujic说:“我们想知道是否有一种自然的方式来提高心肌细胞的再生能力。所以我们决定测试一下我们已知的安全且便宜的干预措施:练习。“

为了测试其效果,研究人员让一组健康的老鼠自愿进入跑步机。当离开自己的设备时,老鼠每天跑5公里左右。另一个健康组没有这样的健身特权,并且仍然久坐不动。

为了测量小鼠组的心脏再生,研究人员施用标记的化学物质,将其掺入新制备的DNA中,作为准备分裂的细胞。通过跟踪心肌中的标记DNA,研究人员可以看到细胞在哪里产生。他们发现,锻炼小鼠的新心肌细胞数量是没有跑步机的小鼠的4.5倍以上。

结果是显着的,但它们是否相关?为了找到答案,研究人员将实验带到了更近的地方。

“我们也想在心脏病发作的疾病情况下进行测试,因为我们的主要兴趣在于愈合,”Vujic说。

在经历心脏病发作后,自动跑步机的小鼠每天仍然跑5公里。与他们久坐的同行相比,运动小鼠表现出新肌细胞的心脏组织面积增加。

结论是,在老鼠体内,运动意味着再生心脏组织 - 很多。

研究背后的两位资深作者是哈佛大学干细胞与再生生物学教授理查德·李,HSCI主要教员,安东尼罗森茨维格,HMS医学博士Paul Dudley White教授,MGH心脏病学部门主任,以及HSCI主要教员。

“保持健康的心脏需要平衡心脏肌肉细胞由于损伤或衰老而丧失与新的心肌细胞的再生或出生。我们的研究表明锻炼可以帮助平衡有利于再生,“Rosenzweig说。

“我们的研究表明,你可以通过每天锻炼更多的方式让自己的心变得更年轻,”李说。

说运动对心脏有益,这一切都很好,但实际上这是如何运作的?研究人员计划确定哪些生物学机制将运动与心脏中增加的再生活动联系起来。

Lee说:“如果我们能够在适当的时间,在合适的人群中开启这些途径,那么我们可以改善心脏病发作后的恢复。”

这项研究得到了美国国立卫生研究院,美国心脏协会,勒杜克基金会和德国研究基金会的支持。

出版物:Ana Vujic等,“运动诱导成年哺乳动物心脏产生新的心肌细胞”,Nature Communications,第9卷,文章编号:1659(2018)doi:10.1038 / s41467-018-04083-1

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