新研究捕捉了心脏在动物胚胎中开始跳动的那一刻

科学家们已经捕捉到了心脏开始跳动的转瞬即逝的时刻，当你考虑到斑马鱼生命的相对短暂时，这一壮举变得更加引人注目。

在斑马鱼发育约20小时的狭窄窗口中，胚胎发育中的心脏开始行动，从单细胞集合中脱颖而出。

“就像有人拨动了开关，”说哈佛大学生物物理学家亚当·科恩（Adam Cohen）是这项新研究的资深作者，该研究对斑马鱼胚胎紧贴在定制的琼脂糖模具中进行了成像，以捕捉这一千载难逢的事件。

使用高速显微镜成像，哈佛大学的研究人员建立在数十年前对第一次心跳的研究基础上鸡、大鼠和老鼠窥视数小时大的斑马鱼胚胎，并确定心脏细胞开始跳动的时刻。

从过去的研究中，很明显，第一次心跳甚至在第一个心脏结构（原始管）形成之前就发生了。活动的最初迹象是在科学家发现的称为心肌细胞的心肌细胞群中。充斥着钙离子，但不是以任何有组织的方式。

在成熟的心脏中，钙离子冲入和冲出心肌细胞，产生动作电位（电活动峰值）触发心脏收缩。

首席研究员Bill Jia和Cohen及其团队通过测量钙离子波如何在发育斑马鱼胚胎中变得有组织和传播以触发心脏的第一个统一脉搏来继续以前的工作。

“心脏在典型的人类一生中跳动约30亿次，而且绝不能休息，”说科恩。“我们想看看这台令人难以置信的机器是如何首先启动的。

缓慢，稀疏的钙波变得更大，更频繁，因为发育中的心肌细胞在斑马鱼胚胎的中线组装成环形。然后，突然间，钙水平飙升，心脏细胞释放出席卷组织的电活动爆发。

最初的几次心跳有点不规则，但很快就进入了同步的收缩。“在连接到循环系统和血液泵送之前，就有节奏的，空间结构的节拍出现，”研究人员说。观察.

此外，贾和同事注意到斑马鱼的心脏细胞在第一次心跳前约90分钟进入兴奋状态，好像在准备采取行动。

有趣的是，第一次心跳前澎湃的钙离子波并不总是在不同的斑马鱼胚胎中起源于同一个地方，这表明首先放电的细胞没有什么独特之处。

所谓的起始位点最常发生在心脏环的中心区域，而不是其外边缘，那里是保持成人心脏滴答作响的起搏器细胞。

Jia和co.认为，在第一次收缩之前，心脏细胞的早期活动可能会刺激心血管发育。

鉴于斑马鱼与小鸡，大鼠和小鼠胚胎之间的相似性，研究人员认为心脏形成的潜在机制可能在脊椎动物中共享 - 包括我们人类在内的那组脊椎动物。

如果是这样，这项研究可能会导致进一步的研究，研究心脏不规则（如心律失常）如何在人类中出现。

“通过观察心脏如何发育，”解释哈佛医学院的系统生物学家肖恩·梅加森（Sean Megason）说：“我们可以看到不同的控制机制是如何分层的，这可能会告诉我们如果它们发生故障会发生什么。

该研究已发表在自然界.

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