心脏病发作会在人类心脏上留下永久性疤痕，但其他动物，包括一些鱼类和两栖动物，可以清除心脏疤痕组织并在成年后再生受损的肌肉。
科学家们一直试图弄清楚特殊力量是如何发挥作用的，希望能够推进对人类心脏病患者的治疗，但鱼类和哺乳动物之间巨大的生理差异使此类研究变得困难。
因此，由助理教授杰米·加格农(JamieGagnon)领导的犹他大学生物学家通过比较两种鱼类来解决这个问题：可以再生心脏的斑马鱼和不能再生心脏的青鳉鱼。
两条鱼的故事
根据发表在BiologyOpen上的研究，该团队针对斑马鱼如何修复心脏组织确定了一些可能的解释，主要与免疫系统有关。
加格农实验室的博士后研究员、该研究的主要作者克莱顿·凯里(ClaytonCarey)表示：“我们认为，通过比较这两种具有相似心脏形态和生活在相似栖息地的鱼类，我们可能有更好的机会真正找到主要差异。”新的研究。
加格农的团队目前还无法解开这个谜团，但他们的研究为斑马鱼心脏再生中发挥作用的分子和细胞机制提供了新的线索。
加格农说：“它告诉我们这两颗看起来非常相似的心脏实际上非常不同。”
射线鳍鱼、斑马鱼(Daniorerio)和青鳉鱼(Oryziaslatipes)这两种硬骨鱼家族的成员都是生活在数百万年前的共同祖先的后裔。两者都长约1.5英寸，生活在淡水中，并配有双室心脏。青鳉鱼原产于日本，斑马鱼原产于恒河流域。
根据这项研究，不可再生鱼类的存在提供了一个机会来对比对损伤的不同反应，以确定再生物种独特的细胞特征。加格农怀疑心脏再生是所有硬骨鱼共有的祖先特征。
了解导致某些硬骨鱼物种丧失这种能力的进化路径，可以为为什么哺乳动物不能再生为成年提供类似的见解。
凭借其独特的水平条纹，斑马鱼在美国长期以来一直作为宠物流行。20世纪70年代，斑马鱼被生物学家视为研究脊椎动物胚胎发育的模式生物。
科学家喜欢斑马鱼，因为它们可以在实验室中快速繁殖数千只，易于研究，并且被证明非常顽强。
犹他大学用于研究的斑马鱼。图片来源：BrianMaffly，犹他大学
冷彻心扉
为了进行实验，加格农实验室使用了一种名为冷冻探针的装置，以模仿人类心脏病发作的方式伤害鱼的心脏，然后在一定时间范围后提取心脏，以了解这两个物种的不同反应。
凯里用一根铜线制成了冷冻探针，并在液氮中冷却至约-170摄氏度。团队成员在鱼的腹部切开微小切口以暴露心脏，然后将探针应用于心脏边缘23秒。
在95%的情况下，鱼在手术中存活下来，尽管时间不长。三天或十四天后，提取它们的心脏并溶解到单细胞溶液中，然后进行RNA测序，寻找表明鱼如何对损伤做出反应的标记。
凯里说：“斑马鱼具有这种在病毒感染期间可能看到的典型免疫反应，称为干扰素反应。”“青鳉鱼完全没有这种反应。”
该研究记录了免疫细胞募集和行为、心外膜和内皮细胞信号传导以及心脏结构和组成的变化的差异。例如，青鳉缺乏斑马鱼中存在的某种类型的肌肉细胞。
斑马鱼如何治愈受损的心脏组织
加格农说：“我的预感是，所有动物的祖先都可以在受伤后再生心脏，但不同类型的动物却一再丧失了这种能力。”“我想知道为什么。为什么你会失去这个让你的心脏在受伤后再生的伟大功能呢?”
研究表明，斑马鱼的再生能力与其免疫系统有关，但要确切了解其再生能力还需要更多研究。例如，斑马鱼中迁移到伤口部位的巨噬细胞(一种特殊的免疫细胞)比青鳉鱼中多得多。
与青鳉不同，斑马鱼会形成短暂的疤痕，不会钙化成坚硬的组织。
加格农说：“重要的是你如何处理这道伤疤。”“我们认为干扰素反应会导致这些专门的巨噬细胞进入伤口部位并开始促进新血管的生长。”
随着时间的推移，新的肌肉会取代受损的心脏组织，心脏就会愈合。
加格农说：“我们对动物如何再生组织、我们和其他动物如何失去这些特征了解得越多，这将帮助我们思考我们的局限性，以及我们如何设计策略来帮助我们克服这些局限性。”
“我们的希望是，我们在动物身上建立了这个真正易于理解的知识库，可以进行令人难以置信的详细研究，然后利用这些知识在哺乳动物身上进行更有针对性的实验，然后也许有一天在人类患者身上进行实验。”
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