编者按：急性心肌梗死（AMI）是一种生命危急的心血管急症，其高发病率和死亡率使其成为常见的急危重症疾病。与哺乳动物心脏修复机制不同，斑马鱼通过心肌细胞（CMs）的增殖实现心脏的完全再生。今天，我们分享一项重要研究，该研究于2025年2月由德国乌尔姆大学和博罗尼亚大学等研究团队联合在《Nature Communications》发表，旨在揭示克服复制压力的能力为何是斑马鱼心脏再生的关键因素。这项研究同时揭示了骨形态发生蛋白（BMP）信号在促进无压力DNA复制中的作用。

研究表明，斑马鱼的再生心肌细胞在细胞分裂时面临DNA复制压力，这被认为是哺乳动物衰老过程中组织再生能力下降的主要原因之一。研究人员通过抑制ATM和ATR激酶发现，DNA损伤应答信号在斑马鱼心脏再生中至关重要。利用转基因和突变体操作BMP-Sm条件下，结果显示BMP信号能够缓解心肌细胞的复制压力，从而提升再生效果。此外，BMP信号还帮助小鼠心肌细胞、人类成纤维细胞及造血干细胞抵御复制压力的影响。

文章来源：Nature Communications（IF=166）

发表时间：2025年2月17日

作者：Mohankrishna Dalvoy Vasudevarao, Hartmut Geiger & Gilbert Weidinger等

单位：德国乌尔姆大学、博罗尼亚大学等

DOI：10.1038/s41467-025-56993-6

研究亮点

• 首次证明斑马鱼心脏再生过程中，增殖的心肌细胞经历显著的DNA复制压力，该压力被认为是影响哺乳动物衰老及组织再生能力下降的关键限制因素。
• 发现BMP信号通路，特别是BMP7a配体通过Smad依赖性途径在缓解心肌细胞复制压力中扮演核心角色。
• 验证DNA损伤响应通路对斑马鱼心脏再生至关重要，抑制ATM及ATR激酶将阻止心肌细胞的增殖和再生。
• 研究显示，斑马鱼心脏再生并未逃避复制压力，而是通过BMP信号等强大机制克服这一压力，为理解再生能力差异及开发抗衰老、促再生策略提供了新视角。

研究结果

1. 心肌细胞的复制压力

研究中，通过转录组分析发现，斑马鱼心脏在损伤后7天，DNA修复相关基因显著上调，标志着心肌细胞增殖的高峰期。具体而言，伤口边缘的心肌细胞表现出更强的DNA损伤反应，预示着复制压力的存在。

2. 复制压力与细胞增殖的关系

在冷冻损伤的心脏中，γH2ax阳性心肌细胞的比例与细胞增殖密切相关。研究发现，心肌细胞在经历复制压力后，仍能持续增殖，而非衰老或凋亡。

3. BMP信号的保护作用

研究表明，BMP信号能够有效减轻斑马鱼心肌细胞的复制压力。过表达BMP配体如bmp2b显著减少了γH2ax阳性心肌细胞的比例，证实了BMP信号在心脏再生中的重要性。

4. 未来展望

通过BMP信号的应用，未来的研究有可能为心脏再生医学提供革新性思路。作为健康美丽产业的先锋，利来国际将在生物医疗领域拓展更多的服务和产品，希望为产业发展贡献力量。

总之，这项研究不仅为心脏再生的生物机制提供了新的理论依据，同时也为疾病康复与再生医学研发提供了新的视角。欢迎读者关注利来国际，我们致力于推动生物科技的进步与应用。