科学家创造了迄今为止人类心脏的“最详细的地图”

就在上周,科学家赠送了我们精美的图像我们身体的三个主要器官,前所未有地详细。从肠道细胞的社区到新生命的建筑师,我们看到了细胞是如何排列和相互作用的。

现在一组科学家已经产生了他们声称什么是人类心脏最详细的细胞目录,包括心跳起源的特殊组织。

部分人类细胞图谱来自英国和德国几家研究所的研究人员绘制了人类心脏的八个区域,并分析了75种不同的细胞状态,这些细胞状态使心脏保持运动并帮助保护心脏免受感染。

地图不是我们大多数人都能直观地欣赏的东西。它更像是细胞类型及其活性基因的分子目录,它可以帮助理解影响心律的疾病。

研究的八个心脏区域,包括窦房结(SAN)和房室结(AVN)。(金丸等,自然界, 2023)

正如我们在捶打的胸膛里可以感觉到的那样,心脏是运动中的肌肉和行动中的电脉冲。心脏收缩是由心肌细胞,由所谓的电脉冲引发起搏器细胞.

这些起搏器细胞主要存在于心脏的窦房结中,窦房结是心脏的一部分心脏传导系统这包括一些其他相互连接的节点和细胞束,科学家们并不完全了解这些节点和细胞束。

“心脏传导系统对于我们心脏的规律和协调跳动至关重要,”解释詹姆斯·克兰利(James Cranley),专门研究心律失常的心脏病专家,该研究的联合主要作者。“然而,组成它的细胞知之甚少。

为了更详细地解析这些细胞类型,Cranley及其同事使用了单细胞转录组学方法,该方法破译了DNA中编码的遗传指令如何在单个细胞中被读取。

心肌切片的免疫荧光显微镜图像。(Sebastian Condrea/Getty Images)

他们将这些方法应用于来自25个供体心脏的组织样本,这些样本不太适合器官移植,但对这项研究非常宝贵,该研究分析了超过70万个单个细胞和细胞核。

通过绘制多个健康的供体中不同的心脏细胞簇,研究小组发现起搏器细胞与神经胶质细胞.

神经胶质细胞通常支持大脑中的神经元和更广泛的神经系统。但在窦房和房室结以及心脏的房室束中,研究人员发现神经胶质细胞支持起搏器细胞中的信号传导过程。

起搏器细胞被“包裹”在神经胶质细胞的细长延伸中,它们的连接类似于神经细胞在突触中聚集在一起的方式。

研究人员还调查了供体心脏的外层。在那里,他们发现了名为浆细胞并确认他们生产抗体保护心脏免受附近肺部的感染。

对于心脏的肌肉组织心肌,Cranley及其同事发现了一组似乎对压力和炎症特别敏感的细胞群。

这些细胞有许多编码炎症信号分子受体的基因,并表达高水平的肽,该肽已经与心力衰竭有关.

“通过在个体遗传水平上了解这些细胞,我们可以潜在地开发改善心脏治疗的新方法。联合主要作者Kazumasa Kanemaru,英国Wellcome Sanger研究所的心脏基因组学研究员。

此外,研究人员根据起搏器细胞表达的离子通道类型对它们进行分类,希望他们的发现可以进一步研究心脏布线系统时会发生什么。失火,以及为什么一些心脏疗法无法按设计工作。

离子通道是细胞守门人,让带电分子涌入和涌出细胞。这种短暂的极化触发了起搏器细胞中所有重要的电信号,从而启动了心脏。

“总的来说,这些数据提供了[心脏]传导系统的基因和细胞的高度特异性图谱,”研究人员说。结束.

该研究已发表在自然界.

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