Science研究逐本溯源（甲状腺激素使心肌细胞无法再生）

来源：Kentaro Hirose, et al. Evidence for hormonal control of heart regenerative capacity during endothermy acquisition. Science，07 Mar 2019: eaar2038. DOI: 10.1126/science.aar2038.

研究人员在一系列实验中证实了他们的预感，这些实验涉及到老鼠（一种通常心脏细胞不能再生的温血哺乳动物）和斑马鱼（一种以完全修复心脏的能力而闻名的冷血动物）。

在子宫里，老鼠有二倍体的心脏细胞，它们经常复制产生新的心脏组织。但是新生小鼠的心肌细胞经历了快速的多倍体化，并且失去了分裂能力，同时甲状腺激素水平增加了50倍以上。

研究人员还制造了基因工程小鼠，其心脏细胞缺乏甲状腺激素的功能性受体，从而使它们的心脏不受甲状腺激素的影响而发育。与正常小鼠不同，这些突变小鼠有大量活跃分裂的二倍体心肌细胞。此外，当科学家们限制血液流向心脏时——这种情况通常会对心脏组织造成永久性损伤——他们观察到，与正常小鼠相比，分裂的心肌细胞数量增加了10倍，疤痕组织减少了62%。同时，超声心动图显示损伤后心脏功能比正常小鼠改善了11%。

但当研究人员给新生小鼠注射了一种拮抗甲状腺激素受体的药物，并在两周后检查了它们的心脏时，他们发现分裂二倍体心肌细胞的数量是没有注射药物的小鼠的四倍。当他们使用不同的药物来阻止甲状腺激素的产生时，也观察到了类似的结果。

根据一项发表在《科学》杂志上的UC旧金山研究，这个问题可以追溯到哺乳动物的祖先，是它们丧失了再生心肌组织的能力，以换取体温的生理调节能力。

尽管大多数心脏病患者能幸存下来，但他们的心肌细胞不像其他细胞，其一旦受到损伤则就无法再生。

但是，正如新的研究所表明的，这是一个巨大的代价。

研究者表示，甲状腺激素使得心肌细胞再生潜能的丧失是一种权衡，使哺乳动物成为温血动物，对于早期哺乳动物来说，体温的生理调节比保留再生潜能更有利。但是现在，随着医学的进步，我们的寿命延长了，这种心脏再生的丧失使得我们面临困局，而且成为心脏病的根本原因。

甲状腺激素阻止心脏细胞再生。

研究者采用了多物种的方法，比较了心肌细胞的“染色体倍性”，即41种不同脊椎动物细胞中每对染色体的拷贝数。

甲状腺激素可以调节机体体温、代谢和心脏功能。由于这些激素在促进热量生成以维持体温方面的关键作用，因此被认为是冷血向温血进化过渡的驱动力。

乍一看，哺乳动物调节体温的能力和无法修复心脏损伤之间没有明显的联系。但这项新的研究表明，这些看似完全不同的生物学特性与甲状腺激素密不可分，是

许多低等脊椎动物可以再生身体的某一部分和器官，包括心脏，但大多数哺乳动物不能。加州大学旧金山分校心血管研究所的研究员说，哺乳动物的这一特征在外温性到内温性的转变中消失了。

这种比较方法揭示了倍性和体温之间的明显联系。冷血动物鱼类、两栖动物和爬行动物的心脏细胞大部分是二倍体，通过加速细胞分裂对心脏损伤作出反应。温血哺乳动物的心脏细胞绝大多数是多倍体，实验室实验证实，这些细胞很少因心脏损伤而分裂。

研究人员在斑马鱼的水箱里加入了甲状腺激素，然后通过手术切除了一部分心脏，为这条鱼提供了充足的恢复时间。正常情况下，斑马鱼可以在几周内完全修复这种损伤。但是，在高激素环境中饲养的斑马鱼的心脏细胞分裂减少了45%，多倍体心脏细胞显著增加，损伤后心脏组织明显瘢痕化。就像哺乳动物一样，甲状腺激素会导致鱼类心脏再生的受损。

转载：请标明“中国循环杂志”

早期的哺乳动物是小型的啮齿类动物，出现在以冷血动物为主的世界里。早期哺乳动物进化出一种新的策略，即体温的生理调节，而不是直接竞争，使它们能够生存下来。冷血动物无法调节自身体温，受制于不断变化的天气条件，只能生活在温带气候，但温血哺乳动物能够生活在更冷的地区，并在繁衍后代。

与小鼠及其他哺乳动物相比，成年斑马鱼的甲状腺激素循环水平相对较低。研究者设想甲状腺激素水平的提高是否会切断自我修复机制，使斑马鱼的心脏异常有弹性。

该研究表明，甲状腺激素还抑制了心肌细胞的分裂，从而阻止了心肌组织在受损伤后的自我修复。这一发现首次证实了甲状腺激素、心脏发育和修复以及体温的生理调节的演变之间的联系。

研究者猜想负责调节体温的甲状腺激素也可能导致二倍体到多倍体的转变和心肌细胞分裂的停止。