斑马鱼心脏再生中的复制压力与BMP信号通路的关键作用

编者按：急性心肌梗死（AMI）是一种严重的心血管急症，因其高发病率和死亡率而受到关注。与哺乳动物不同，斑马鱼能通过心肌细胞（CMs）的增殖实现心脏的完全再生。我们在此分享2025年2月由德国乌尔姆大学和博罗尼亚大学等研究团队在《Nature Communications》上发表的新研究，强调了克服复制压力对于增强斑马鱼心脏再生能力的重要性，并揭示了BMP信号在促进无压力DNA复制中的核心作用。

研究亮点

该研究首次证明，在斑马鱼心脏再生的过程中，增殖的心肌细胞会经历显著的DNA复制压力，这是哺乳动物衰老中组织再生能力下降的关键限制因素。此外，研究发现骨形态发生蛋白（BMP）信号通路，尤其是BMP7a通过Smad依赖性途径，在缓解心肌细胞复制压力中发挥核心作用。

心肌细胞复制压力的影响

研究显示，心肌细胞在再生过程中会经历复制压力。研究团队利用单细胞测序技术发现，与远端心肌细胞相比，伤口边缘的心肌细胞显示出更强的DNA损伤反应。此外，DNA损伤应答信号对斑马鱼心脏再生至关重要，通过抑制ATM和ATR激酶，研究人员进一步证实了DNA损伤信号通路在心脏再生中的必要性。

BMP信号的关键角色

研究中，表达nog3的斑马鱼在7dpi时显示出更高比例的γH2ax阳性心肌细胞。通过过表达BMP配体bmp2b，研究人员成功减少了γH2ax阳性心肌细胞的数量，证明BMP信号能够直接作用于经历复制压力的增殖性心肌细胞，有效缓解复制压力，为理解心脏再生机制提供了新的视角。

对哺乳动物的启示

在哺乳动物细胞中，BMP信号同样显示出其缓解复制压力的能力。研究发现，成纤维细胞和造血干细胞在BMP信号的预处理下，能够抵抗引发复制压力的刺激，大大减少了DNA损伤相关的细胞反应。这一发现为开发针对心脏再生的新型疗法提供了重要基础。

结语

本研究结合斑马鱼，为复制压力在组织再生中的限制作用提供了重要证据，同时揭示了BMP-Smad信号通路在克服这些限制中的核心机制。作为健康美丽产业CRO领域的开拓者，南宫28NG相信品牌力量，致力于构建多维生物技术服务体系，推动再生医学的进步。我们欢迎对此领域感兴趣的读者与我们合作，共同探索更多生物医疗的可能性。