人们曾一直以为心肌细胞属于“终末分化细胞”，即这种细胞的寿命与人一样，从人出生后不再分裂繁殖，数量保持不变。但瑞典科学家近日宣布，他们已经证明人体的心肌细胞能以每年１％的比率更新。这为利用人工方法刺激心脏自我修复带来了希望，甚至有可能让“心脏移植”成为历史。４月３日出版的美国《科学》杂志对这项研究进行了详细介绍。
核试验发现心肌细胞能再生
利用碳元素的衰变周期来测定时间，是考古学上最普遍的方法。近年来，科学家将该技术应用到动物身上来测定细胞的更新速率，但由于危险性和道德伦理原因，不能在人身上直接使用该技术。而瑞典卡罗林斯卡医学院乔纳森·费瑞森和他的同事们，则利用非常巧妙的方法，间接把这项技术“实施”在人类身上。
费瑞森介绍说，上世纪６０年代是人类进行核试验最频繁的时期，那些在荒漠中爆炸的原子弹不仅在历史中留下记忆，在人类身上也留下了痕迹。“冷战时期的地面核试验，催生了纯粹自然环境下并不存在的碳－１４（碳元素的一种放射性同位素）。地球是一个生态循环系统，在食物链底端的植物通过光合作用将碳－１４摄入体内，动物又通过食用植物再将碳－１４摄入，在食物链顶端的人类则通过食用植物和动物，以及呼吸作用等方式，将碳－１４留存在体内。”根据这一特点，推断人体细胞在ＤＮＡ的分裂过程中势必会受到碳－１４的干扰，也就是说在人类核试验后出生的人体ＤＮＡ中应该有碳－１４。
费瑞森说：“根据心肌细胞不可再生理论，在碳－１４进入食物链之前，也就是在人类核试验之前出生的人，心肌细胞内不会有碳－１４。”但费瑞森的小组对那些在核试验之前出生的人进行检测后发现，他们的部分心肌细胞同样含有碳－１４，“说明这些含有碳－１４的心肌细胞是参加试验者后天产生的，即心肌细胞是具有再生和更新能力的。”
心脏“年龄”比主人年轻４岁
同时，费瑞森说实验还发现了心肌细胞的更新速率，“心肌细胞随着年龄增长而更新速率减慢，当２５岁时每年有１％心肌细胞更新，而到７５岁这一数字降到０．４５％。”实验数据显示，人在５０岁的时候，其心肌细胞中大约有５５％年龄也是“５０岁”，而剩下的４５％则要平均“年轻”６岁，从整个生命周期看，心脏要比人的实际寿命年轻４岁。
对这一实验结果，华盛顿州立大学的心脏研究专家查理·莫瑞评论为是“近年来心血管医学方面最重要的发现”。他说：“我们一直将心肌细胞定义为不可再生细胞，直到现在医学院的教材仍然如此，今天我们终于可以为这一争论已久的话题画上句号。”而费瑞森则说，新发现还让人们看到心脏病治疗的新希望——即通过加速心肌细胞更新来替代受损的心肌组织。
增加心肌细胞治疗心脏病
科学家对心肌细胞是否为“不可再生细胞”的讨论，源于上世纪７０年代。此前人们一直将心肌细胞的终末分化特性视为经典理论，认为其促成生长的惟一形式是变肥变大。近年来，随着显微镜技术的极大发展，科学家观察到哺乳动物及人类的心脏在病理负荷下，心肌细胞有数量增加的现象，由此所谓的“终末分化”理论开始引发争论和质疑，许多科学家都通过各种手段试图证明心肌细胞的再生现象，费瑞森正是其中之一。
同时，在这场争论下，心脏病病理研究和治疗也发展起来，开创了心肌细胞再生与心脏修复的新领域。科学家认识到，缺血性心脏病是由于冠状动脉循环障碍，引发部分心肌细胞丧失功能，导致心脏功能下降。所以，增加心肌细胞数目是治疗缺血性心脏病的关键。在这种认识下，科学家通过干细胞移植直接增加或间接分化成心肌细胞，其中骨髓干细胞的移植技术被认为是最有潜力的方法。
德国汉诺威医学院曾对３０名心脏病发作不久的患者进行试验，专家从患者骨髓中提取干细胞输送至其心脏损伤部位，结果这些患者左心室的排血量指标有了显著提高，科学家认为这是干细胞分化成了一部分心肌细胞所致。
唤醒心脏更新机制
美国科学家在４月份出版的美国《发育细胞》杂志上发表文章称，如果对心脏施以必要的刺激，就可能“唤醒”心肌的自我更新机制，从而使心脏变成一部“永动机”。加州大学的迪帕克·斯特里瓦查瓦教授宣布，他领导的研究小组已破解了促使各种不同类型的细胞组合成一个完整心脏的信号机制。心肌细胞在人体内被一种“成纤维细胞”所包裹着，后者决定着心脏组织细胞是继续分裂还是单纯增加尺寸。
科学家们很久以前便已认定，心肌细胞只是在人体尚处于胚胎发育期才具有自我繁殖能力。但对于心肌细胞是如何过渡到停止分裂而只是单纯增加体积，此前一直未被揭示。斯特里瓦查瓦领导的研究小组，开发了一种能将各种细胞混合培养的新方法，从而能确定出成纤维细胞对心肌细胞发育过程所施加的影响。研究人员证实，胎儿的成纤维细胞对心肌细胞繁殖的促进作用，远远强于成人的成纤维细胞。下一步要做的就是模拟胚胎时期的刺激机制，促进成人的心脏不断更新，从而修复受损部位治疗心脏病。
目前治疗心脏病主要借助移植或者干脆换人工心脏，但移植心脏要受供体来源的限制，即使当时移植成功，往往也会面临强大的排异反应而功亏一贯。人工心脏的机能远不能与天然心脏相比。刺激心肌细胞再生促使心脏自我修复，为治疗心脏病提供了一个崭新的视角。但这种方法十分复杂，需要精准的外科
手术和细胞注射才能完成，而且大多数技术还处于实验室阶段。
作者：
2009-4-26