本网讯(基础医学院) 近日,基础医学院、第二附属医院和生物医学创新研究院熊敬维教授与清华大学王建斌研究员等研究人员合作,在中国科学院一区TOP期刊Developmental Cell发表题为“Cloche/Npas4l is a pro-regenerative platelet factor during zebrafish heart regeneration”的重要研究,揭示了血小板及其来源的Npas4l-Bmp6信号在促进斑马鱼心肌细胞增殖和心脏再生中的重要功能。
心肌梗死是全球范围危害人类健康的首要疾病,成年哺乳动物心梗后心脏不能再生,缺失的心肌组织由疤痕组织代替进而影响心脏功能。与哺乳动物不同,斑马鱼心脏切除20%心室组织后可以通过心肌细胞的去分化和增殖形成新生的心肌细胞来替换掉疤痕组织从而完美再生。因此,了解斑马鱼心脏再生的具体机制对于治疗哺乳动物心梗具有重要作用。尽管有相当多的研究指出来源于心外膜、心肌细胞、心脏内皮细胞和巨噬细胞的信号参与调控斑马鱼心肌细胞增殖、血管新生和心脏再生的过程,但是关于调控心脏再生的血液细胞信号,尤其是血小板来源信号却并没有报道。
Cloche/Npas4l早期在斑马鱼胚胎发育过程中被鉴定为中胚层中最早调控血液循环系统发育形成的先锋转录因子。而在本研究中,研究人员发现Cloche/Npas4l的杂合子成年斑马鱼与对照组相比心脏再生功能缺陷,心肌细胞增殖和血管新生过程受到显著影响。进一步研究人员利用单细胞测序技术,分离成年斑马鱼心脏细胞并测序发现npas4l特异性地表达在血小板和红细胞当中。RT-qPCR和RNAscope原位杂交的实验结果也证实了npas4l是血小板/红细胞特异性表达的转录因子。接下来,研究人员利用血小板缺陷的遗传突变体发现血小板缺失能够显著抑制斑马鱼的心脏再生过程,说明了血小板参与斑马鱼心脏再生过程。不同于哺乳动物的血小板,硬骨鱼类的血小板具有细胞核结构,其转录因子能够实现转录调控基因表达的活性。因此,研究人员接下来利用细胞间通讯分析、RNA-seq和ChIP-seq等技术发现Npas4l能够直接调控血小板因子Bmp6的表达。Bmp6作为细胞膜表面配体,参与血小板与心肌细胞的相互作用,进而激活心肌细胞中BMP信号通路,来实现调控心肌细胞增殖和斑马鱼心脏再生过程。
图1 血小板Npas4l-Bmp6信号调控斑马鱼心脏再生工作模式图
在本研究中,基础医学院、第二附属医院和生物医学创新研究院侯俊杰博士后、肖成路研究员以及清华大学博士生宋亚冰(已毕业)为共同第一作者;南昌大学基础医学院和北京大学未来技术学院熊敬维教授,清华大学生命科学学院王建斌研究员和北京大学朱小君研究员为本文共同通讯作者。该项目得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和国家卫健委项目的大力支持。
熊敬维,南昌大学基础医学院院长、国际再生生物学会常务委员、国际斑马鱼学会环境与可持续发展分会常务委员、中国细胞生物学会细胞信号转导分会会长、中国动物学会斑马鱼专业委员会副主任委员,博士研究生导师。近5年在Developmental Cell、Cell Stem Cell、Nature Communications等期刊发表杂志十余篇并主持多项国家重点研发计划和国家自然科学基金项目。
全文链接:https://www.cell.com/developmental-cell/abstract/S1534-5807(25)00370-3
审校:许航、涂金凤、朱文芳、欧阳仟