揭示心肌纖維形狀影響心臟功能和心力衰竭發(fā)生的分子機(jī)制

一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature上的研究報(bào)告中，來(lái)自冷泉港實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)研究分析了位于心臟內(nèi)表面肌纖維復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的功能，相關(guān)研究結(jié)果揭示了心肌形狀影響心臟功能和心力衰竭發(fā)生的分子機(jī)制。對(duì)于人類而言，心臟是**個(gè)發(fā)育的功能性器官，其在受孕僅四周就開(kāi)始自發(fā)跳動(dòng)了，而在發(fā)育早期，心臟會(huì)生長(zhǎng)出一種復(fù)雜精細(xì)化的肌纖維網(wǎng)，即心肌小梁結(jié)構(gòu)（myocardial trabeculae），其能形成心臟內(nèi)表面的幾何圖樣，同時(shí)心肌小梁還被認(rèn)為能幫助心臟供氧，但自從16世紀(jì)以來(lái)，該結(jié)構(gòu)在成年人機(jī)體中所扮演的角色就一直是一個(gè)謎題。

研究者Hannah Meyer表示，本文研究深入揭示了心肌小梁結(jié)構(gòu)的重要性，也許更重要的是，我們展示了一個(gè)真正的多學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)的價(jià)值，只有將遺傳學(xué)、臨床研究和生物工程學(xué)相結(jié)合，研究人員或許才能夠解釋心肌小梁在成人心臟功能發(fā)揮過(guò)程中扮演的關(guān)鍵角色。為了理解心肌小梁的角色和發(fā)育過(guò)程，研究人員利用人工智能技術(shù)對(duì)2.5萬(wàn)和心臟MRI圖像以及相關(guān)的心臟形態(tài)和遺傳數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，相關(guān)研究成果揭示了心肌小梁的工作機(jī)制和發(fā)育過(guò)程，以及其形狀的改變?nèi)绾涡纬蓚€(gè)體心臟病的發(fā)生。

本文研究結(jié)果回答了人類基本生物學(xué)研究中非常古老的問(wèn)題，隨著大規(guī)模遺傳分析和人工智能技術(shù)的發(fā)展，如今研究人員以一種前所未有的規(guī)模開(kāi)啟了對(duì)生理學(xué)研究的理解和探索；研究者指出，心室粗糙的表面會(huì)使得血液在每次心跳時(shí)更有效地流動(dòng)，這就好比是高爾夫球上的凹陷能減少空氣阻力一樣，其會(huì)幫助高爾夫球飛得更遠(yuǎn)；研究者發(fā)現(xiàn)，人類DNA中的6個(gè)區(qū)域或會(huì)影響這些肌纖維中分形圖像的發(fā)育模式，有意思的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)，其中2個(gè)區(qū)域還會(huì)調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞的分枝，這或許就揭示了在發(fā)育中的大腦中發(fā)揮功能的一種類似的機(jī)制。

研究者發(fā)現(xiàn)，心肌小梁的形狀會(huì)影響心臟的功能，這就揭示了一種與心臟病發(fā)生的潛在關(guān)聯(lián)，為了對(duì)此進(jìn)行證實(shí)，研究人員分析了來(lái)自5萬(wàn)名患者的遺傳數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肌纖維中不同的分形模式或會(huì)影響個(gè)體患心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)，目前大約有500萬(wàn)美國(guó)人群遭受充血性心力衰竭的折磨，研究者表示，后期對(duì)心肌小梁結(jié)構(gòu)的深入研究或能幫助科學(xué)家們深入理解常見(jiàn)心臟疾病發(fā)生的原因以及尋找更多的治療性手段。