心肌细胞增殖能力分析

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摘 要：心臟是哺乳动物的动力器官，心脏疾病会导致大量心肌细胞死亡，所以研究心肌细胞在不同物种的不同生长阶段的增殖能力的变化是很重要的。通过查阅文献研究心肌细胞在不同物种的不同生长阶段的增殖能力的变化，为哺乳动物心脏疾病治疗提供帮助。

关键词：心肌细胞;增殖能力;简析

中图分类号：F24 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.18.040

1 前言

心脏是重要的动力器官，心脏由左心房、左心室、右心房、右心室四个腔室和瓣膜构成，瓣膜的作用是防止血液倒流。心脏由心肌细胞，平滑肌细胞，成纤维细胞构成。心肌细胞是心脏主要功能的行使者。心脏的主要功能是运输血液，心脏向各个器官、组织提供充足的血流量，以供应氧和各种营养物质，并带走代谢的终产物，使细胞维持正常的代谢和功能。

随着社会经济化发展，城市化进程加快，人们的生活水平提高，居民不健康生活方式的流行，导致心血管疾病的患病率提升，在疾病死亡率的统计中，心血管疾病的死亡率居于榜首。说明心血管疾病的治疗迫在眉睫。

本文通过查阅文献的方式研究心肌细胞在不同物种的不同生长阶段的增殖能力的变化情况，为心脏疾病的治疗提供借鉴意见。

2 非哺乳动物斑马鱼心肌细胞增殖能力简析

斑马鱼作为典型的非哺乳动物，其尾鳍具有较强的再生能力，在损伤后，可以通过自身的增殖完成尾鳍的再生，那么它的心肌细胞的增殖能力是怎样的呢？通过将成年的三个月的斑马鱼切除其心脏的20%的心尖部分，分别观察在切除后的7天、14天、30天时，斑马鱼的心脏的被切除部分的生长情况。发现在损伤7天及14天后，心脏心尖部分仍有部分损伤，仍有部分胶原产生。在切除30天后心尖部分已经完全恢复，胶原组织已经基本消失，并且由已经存在的心肌细胞分裂进行修复（如图1）。通过这个实验可以得知斑马鱼的心脏具有增殖能力。

那么此时心肌细胞的增殖能力是怎样变化的呢？通过检测BrdU的表达量来检测心肌细胞的增殖能力的变化情况，发现心肌细胞的增殖能力增强，同时靠近损伤部位的心肌细胞的增殖能力强于远端心肌细胞的增殖能力。说明在心脏损伤后，心脏可以通过使受损伤部位的心肌细胞的增强促进心脏的再生（如图2）。

3 哺乳动物-小鼠心肌细胞增殖能力简析

成年斑马鱼的心肌细胞具有较强的增殖能力，那么哺乳动物的心肌细胞的增殖能力是如何变化的呢？通过切除出生后一天的小鼠的心脏组织的10%-15%，观察它心脏形态和功能的变化，发现在切除21天后它的心脏完全长回，胶原组织完全消失，并且此时心脏的重量和表面积与假手术相当。然而在出生后7天做相同的手术，在切除后21天不能完全恢复，仍有大量胶原组织存在（如图3），说明出生后1天的小鼠心肌细胞增殖能力比出生后7天的小鼠的增殖能力强，在出生7天后心脏的再生能力已经基本消失了。

心脏的再生能力是需要心肌细胞的增殖能力的增强促进，那么在小鼠的心脏受到损伤后，心肌细胞的增殖能力是否增强呢？通过检测pH3和肌节解聚情况发现小鼠在出生后1日里的心脏损伤模型无论是损伤区、损伤边缘区、还是损伤远端区心肌细胞增殖能力均增强，并且肌节解聚的心肌细胞的比例也有所增加（如图4），以上结果均说明心脏通过心肌细胞的增殖能力增强促进心脏的再生。

小鼠心肌细胞的增殖能力在发育早期的增殖能力是逐渐下降的，那么成年小鼠的心肌细胞的增殖能力又是如何变化的呢？通过向小鼠注射N14的同位素N15，一段时间后，检测心肌细胞中N14和N15的表达量来检测心肌细胞的增殖能力的变化情况。发现在刚出生的小鼠的心肌细胞里面N14和N15的含量较多，说明此时大部分的心肌细胞完成了DNA的复制，但是随着发育的进行这个比例逐渐下降，直至老年降至该比例基本零（如图5）。该实验结果能够说明，小鼠心肌细胞的增殖能力在发育过程中逐渐降低直至成年基本丧失增殖能力。

4 人心肌细胞增殖能力简析

小鼠心肌细胞的增殖能力在发育过程中逐渐降低，那么人心肌细胞的增殖能力又是如何变化的呢？通过心肌细胞核的数量和心肌细胞核的比例计算心肌细胞的数目可以发现从人的出生开始一直到成年人的心肌细胞的数目保持不变。说明在发育过程心脏的增大主要是由于心脏生理性肥大导致的。并且通过检测心肌细胞的更新率在人的发育早期是较高的但是仍然远低于平滑肌细胞和内皮细胞，但是随着年龄的增长，细胞的更新率逐渐降低并趋近于零（如图6）。说明人的心肌细胞的增殖能力一直处于较低的水平，成年人的增殖能力趋近于零。

5 讨论

本文通过查阅文献的方式研究心肌细胞在不同物种的不同生长阶段的增殖能力。对于非哺乳动物斑马鱼来说一直具有较强的增殖能力，对于哺乳动物小鼠来说，心肌细胞的增殖能力逐渐降低，对于人来说心肌细胞的增殖能力一直处于较低水平。

心脏疾病会导致大量心肌细胞死亡，而心肌细胞的增殖能力是有限的，所以在治疗过程中如何提高心肌细胞的增殖能力是非常重要的一部分。本文通过对比了解心肌细胞在不同物种的不同生长阶段的增殖能力的变化情况，可能会对如何提高心肌细胞的增殖能力提供意见并为心肌细胞的治疗做出贡献。

参考文献

[1]凌凤东.心脏解剖与临床[M].北京：北京大学医学出版社，2005.

[2]中国心血管病报告编写组.《中国心血管病报告2017》概要[J].中国循环杂志，2018，33（01）：1-8.

[3]Zebrafish heart regeneration occurs by cardiomyocyte dedifferentiation and proliferation[J].Nature，2010，464（Mar.25 TN.7288）：606.

[4]Joseph A.Hill，Eric N.Olson，Ahmed I.Mahmoud，et al.Transient Regenerative Potential of the Neonatal Mouse Heart[J].Science，2011，331（Feb.25 TN.6020）：1078-1080.

[5]Senyo S E，Steinhauser M L，Pizzimenti C L，et al.Mammalian Heart Renewal by Preexisting Cardiomyocytes[J].Nature，2012，493（7432）.

[6]Bergmann，Olaf，Zdunek，Sofia，Felker，Anastasia，et al.Dynamics of Cell Generation and Turnover in the Human Heart[J].Cell，2015，161（7）：1566-1575.