科學家發現一種新型免疫細胞，這種細胞對心臟瓣膜的形成至關重要
加州大學洛杉磯分校的研究人員首次確定了在健康心臟瓣膜形成中起關鍵作用的免疫細胞的來源。這一發現可能為心臟瓣膜疾病的新療法鋪平道路。心臟瓣膜疾病可能由先天性缺陷、衰老或疾病引起。
加州大學洛杉磯分校分子、細胞和發育生物學副教授、加州大學洛杉磯分校再生醫學和幹細胞研究中心Eli和Edythe Broad中心成員Atsushi「Austin」Nakano博士領導的這項研究發表在《發育細胞》雜誌上。
在中野先前的研究基礎上，這項新研究發現，胚胎心臟管會產生血液祖細胞，而這些細胞反過來又會產生被稱為巨噬細胞的特殊免疫細胞。研究還發現，這些心臟來源的巨噬細胞特別善於消耗多餘的組織，這一技能使得它們在心臟瓣膜的形成和維持中不可或缺。
人類的心臟有四個瓣膜——像紙一樣薄的薄膜，不斷地打開和關閉，以控制流經心臟的血液流動。當瓣膜不能正常工作時，流向身體的血液就會中斷，這就會使心臟緊張，並可能導致心臟衰竭、中風或猝死。
「閥門嚴重損壞時，不能修理;替代手術是唯一的選擇。「識別有助於瓣膜健康的細胞可以揭示新的、非侵入性治療的靶點。」
目前，醫生有兩種替代瓣膜的選擇:機械瓣膜，需要終生使用血液稀釋藥物;還有生物瓣膜，由牛、豬或人類心臟組織製成，通常需要每10到15年更換一次。
由於更換瓣膜通常需要更換他們自己的瓣膜，尤其是在兒童中，因為他們在成年之前往往已經長了好幾倍，而且由於任何改變心臟的手術的風險，中野說，治療瓣膜疾病的新方法是迫切需要的。
在2013年的一項以老鼠為研究對象的研究中，中野和他實驗室的同事們發現，心臟導管——胚胎心臟在開始泵血之前的形態——有助於人體早期血細胞的生成，這種細胞被稱為血液祖細胞。就像幹細胞可以在體內形成任何類型的細胞一樣，血液祖細胞也可以產生幾種不同類型的血液和免疫細胞。但與幹細胞不同的是，血液祖細胞不能在生物體的整個生命周期中自我更新。
中野說:「自從我們發現心臟導管會產生一些血液祖細胞以來，我們一直在試圖找出原因。」「在發育中的胚胎的其他部位，血液祖細胞的數量要多得多。讓心臟管產生血液祖細胞就像在街道的另一邊有一個小的，生產能力不高的工廠。如果兩個工廠生產相同的東西——在這個例子中是血液祖細胞——為什麼不只有一個大工廠呢?
回答這個問題並不是一件簡單的事情，部分原因是心臟管在發育的幾天內就會改變形狀並開始跳動。隨著每一次心跳，發育中的胚胎中的血液和免疫細胞都會流入心臟，然後再流出，這使得確定心臟中血細胞的來源變得非常困難。
在這項同樣用老鼠做實驗的新研究中，研究小組在心臟開始供血並在實驗室培養皿中繼續生長之前，通過移除一根心臟導管，從方程式中排除了其他血液和免疫細胞。在沒有血液循環污染樣本的情況下，研究小組觀察到心臟來源的血液祖細胞正在產生巨噬細胞。
巨噬細胞(希臘語中的「大吞噬細胞」)駐留在組織中，通過血液在體內四處遊走，尋找并吞噬有害的、受損的或不必要的細胞。之前的研究表明，巨噬細胞存在於心臟瓣膜中，但中野的研究小組是第一個發現巨噬細胞在心臟瓣膜中的作用的:吞噬多餘的細胞，使瓣膜薄如紙，效率極高。這個過程開始於發育中的胚胎，並在出生後繼續;巨噬細胞保留在瓣膜中，以幫助它們在整個生命周期中保持形狀。
「我們知道巨噬細胞存在於心臟瓣膜中，但在我們觀察巨噬細胞在心臟管中生長之前，還沒有人知道巨噬細胞何時到達心臟瓣膜，從何而來，」中野說。
為了測試心臟來源的巨噬細胞對瓣膜形成和重塑有多重要，科學家們阻止了巨噬細胞的生成，以觀察其是否有任何作用。他們發現身體中的其他巨噬細胞——那些來自循環血液的巨噬細胞——進入心臟，但它們在重塑瓣膜方面不是很有效。如果沒有心臟來源的巨噬細胞，心臟瓣膜就會變得厚實而笨拙。
中野說:「這表明，在心臟導管中產生的巨噬細胞特別善於吞噬多餘的組織。」「這使得它們不僅對心臟瓣膜的形成至關重要，而且對心臟瓣膜的終生維護也至關重要。」
中野說，他希望這一發現將為更永久性地解決心臟瓣膜疾病鋪平道路，或許可以通過促進或抑制心臟來源的巨噬細胞的活動來調節心臟瓣膜的形成。他還說，由於這些巨噬細胞在人的一生中都存在於體內，因此有一天有可能針對這些巨噬細胞來治療日後出現的瓣膜問題。
中野的實驗室下一步將確定這些發現能否在人類身上複製。
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