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五年累积Nature等多篇文章铺垫:低氧促心肌再生

2016.11.01
正常来说,健康心肌需要富集氧的血液来供应其能量,但是德州大学西南医学中心的心脏病学家发现,将小鼠放置在极低氧环境中,小鼠心肌会再生。

这一研究组将小鼠呼吸空气中的氧气百分含量降低到了7%,这大约是珠峰顶部的氧气含量了,经过两周低氧环境,小鼠的心肌细胞开始分裂和生长。正常环境下成熟哺乳动物中的心肌细胞是不会分裂的。

这一研究成果公布在10月31日的Nature杂志上,呼应了目前的一种称为低氧锻炼的运动方式,低氧锻炼是指在血氧较低的情况下进行锻炼。世界上几个著名的长寿之乡几乎都在山区,这和山区的低氧环境有关,早期日本东海大学的铃木教授研究发现,线虫在氧浓度为21%的正常空气环境中,平均寿命为10天左右。如果把线虫置于40%的氧浓度环境中,线虫的寿命则缩短65%。显示了寿命随着氧浓度的增加而缩短。

这项最新研究最初开始于2011年,这一研究组成员发现新生哺乳动物的心脏具有再生能力,这与皮肤被割开后具有自我修复能力有些相似。但这种这种心肌再生能力在之后会快速丢失。这一成果公布在Science杂志上,之后这一研究组又分别在Cell,Nature上发文,发现活性氧代谢会导致心脏细胞DNA损伤,从而再生能力被关闭。

“成人心脏在心脏病发作后是无法修复的,这也就是为何心脏病发作会带来如此大影响的原因,”文章作者,西南医学中心副教授Hesham Sadek说,“虽然这一发现有悖常理,但确实极度低氧环境能避开由于氧引发的细胞损伤,开启细胞分裂,让心脏再生。”

这项研究在几个星期时间里将正常21%的含氧量降低到7%,监测心脏的变化和功能,最终发现氧气含量的减少会增加心肌数量,提高心脏功能。

他们也尝试了10%的氧气环境,但心脏没有生长,也就是说为了避免活性氧对细胞的损伤,氧气含量需要降低到缺氧hypoxia的条件。

“这项工作表明,相当于珠穆朗玛峰上的缺氧环境能阻止心脏病的发作,这意义重大,”领导这项研究的Benjamin Levine教授说。“从理论上说,创建一个低氧环境可能不仅能修复心肌,还有其它器官。虽然这种程度的缺氧会导致并发症,但这在可控范围内是人类可以耐受的。”    

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