几十年来，医学科学一直坚持认为，人类心脏无法以任何有意义的方式自我修复。这一基本原理，如同心跳本身一样重要，现在正被一项改变游戏规则的研究挑战，该研究揭示了我们的心脏可能具备非凡的再生能力——只要给予适当的条件来愈合。
这项发表在《循环》杂志上的研究，为治疗心力衰竭提供了潜在的新方向。根据美国疾病控制与预防中心的数据，心力衰竭影响了近700万美国成年人，每年导致14%的死亡。
传统上，医学界认为人类心脏的再生能力非常有限。与骨骼肌受伤后可以愈合不同，心肌组织被认为具有非常有限的修复能力。
“当心肌受损时，它不会重新生长。我们没有任何方法可以逆转心肌损失，”亚利桑那大学医学院图森分校萨弗心脏中心的主任Hesham Sadek博士在一份声明中说。
长期以来，人们认为人类心肌细胞不具备再生能力，但这项新研究提供了“最强有力的证据”，研究人员表示。这项由国际科学家团队进行的研究表明，使用机械辅助设备支持的心脏可以实现显著高于此前观察到的细胞更新率。该研究分析了52名晚期心力衰竭患者的组织样本，其中28人接受了左心室辅助装置（LVAD）——一种外科植入的机械泵，用于帮助虚弱的心脏更有效地泵血。
研究方法集中在一种创新的细胞更新追踪技术上。通过测量细胞DNA中的碳-14水平——利用冷战期间核试验导致的大气中碳-14水平升高——研究人员可以有效地确定心肌细胞的生成时间。这种方法为了解心脏的再生过程提供了前所未有的洞察。
研究结果揭示了不同患者群体之间的明显对比。在健康心脏中，心肌细胞（心肌细胞）自然更新率为每年约0.5%。然而，在衰竭的心脏中，这一更新率大幅下降——在非缺血性心肌病（非动脉阻塞性心力衰竭）中为0.03%，在缺血性心肌病（动脉阻塞性心力衰竭）中为0.01%。
最显著的发现来自对LVAD支持反应良好的患者。这些“响应者”表现出的心肌细胞更新率比健康心脏高出六倍以上。Sadek博士称这是“迄今为止我们拥有的最强有力的证据，证明人类心肌细胞实际上可以再生”。
这项研究建立在之前的多项研究基础上，包括Sadek博士2011年在《科学》杂志上发表的研究，该研究显示心肌细胞在胎儿发育期间活跃分裂，但在出生后不久停止，专注于泵血功能。他的2014年研究提供了人工心脏患者中细胞分裂的初步证据，为当前研究奠定了基础。
这种增加的再生能力背后的机制可能与LVAD支持心脏功能的独特方式有关。这些设备通过协助血液泵送，有效减少了心脏肌肉的工作负荷，可能创造了促进再生的条件。这一观察结果与已知的其他身体组织在充分休息时愈合和再生的知识相一致。
研究团队发现，在衰竭的心脏中，大多数细胞DNA合成主要用于使现有细胞变大或更复杂，通过多倍化和多核化等过程，而不是生成新细胞。然而，在LVAD反应良好的患者中，相当一部分DNA合成用于生成全新的心肌细胞——这是一种更有益的心脏适应形式。
大约25%的LVAD患者表现出这种增强的再生反应，这引发了关于为什么一些患者能够产生这种高级再生反应而另一些患者不能的重要问题。理解这些差异对于开发新的治疗方法至关重要。“现在令人兴奋的部分是确定如何让每个人都能成为响应者，”Sadek博士说。
这项研究的意义特别令人鼓舞，因为LVAD已经是一种成熟的治疗选择。正如Sadek博士指出的，“美妙之处在于，机械心脏不是我们希望未来提供给患者的疗法——这些设备已经经过验证，我们已经使用多年。”
论文摘要
方法
该研究采用了多种先进的技术来考察心脏再生。研究人员在移植手术中收集了心脏组织样本，并使用碳-14 DNA测年、流式细胞术进行细胞分离和高级成像技术进行了分析。数学建模帮助计算更新率，并确定不同的细胞过程如何贡献DNA合成。
结果
研究记录了从健康心脏的每年0.5%更新率下降到衰竭心脏的0.01-0.03%。在LVAD响应者中，更新率增加到每年约3.1%，伴随细胞结构和功能的有益变化。
局限性
需要注意几个重要的局限性。该研究是观察性的，意味着它不能确定因果关系。较小的样本量和碳-14测年的回顾性质也限制了某些结论。此外，研究人员不能直接实时观察细胞生成，而是依赖数学建模来解释他们的发现。
讨论和结论
这项研究代表了对心脏再生理解的重大进展，但值得注意的是，尽管这些发现很有前景，但它们尚未直接转化为心力衰竭的治疗方法。然而，这项研究确实为研究为什么一些患者对LVAD治疗反应更好，以及如何增强所有患者的心脏再生能力开辟了新的途径。
发现人类心脏保留了这种再生潜力，即使处于休眠状态，也挑战了长期持有的关于心脏愈合的假设，可能会导致新的治疗策略。未来的研究需要集中于理解促进这种再生的分子机制，以及如何在更多患者中激活这些机制。
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