这张全面的心脏细胞图谱揭示了心脏纤维化的过程

澳大利亚张任谦心脏研究所（Victor Chang Cardiac Research Institute）的科学家们首次绘制出心脏细胞的综合图谱，揭示了心脏纤维化的过程，这是导致心力衰竭的主要原因。

这项研究成果于2024年6月21日发表在《Science Advances》杂志上，有望帮助人们开发出靶向药物以防止心脏病发作造成的瘢痕损伤。

在心脏病发作期间和之后，心脏肌肉受到损伤，导致瘢痕组织形成，其缺乏健康心肌的弹性和收缩能力。这种损伤是永久性的，会影响心脏泵血的能力，最终导致心力衰竭。

张任谦心脏研究所的Richard Harvey教授与Ralph Patrick博士和Vaibhao Janbandhu博士一起领导了这项研究。他认为，这一发现是朝着了解心脏纤维化迈出了重要一步。心脏纤维化几乎伴随着所有形式的心脏病，包括由高血压引起的心脏超负荷。

“多年来，为了寻找控制心脏纤维化的新药，人们投入了数百万甚至数十亿美元，但是这些努力基本上都以失败告终。目前迫切需要开发新型疗法，以阻止甚至逆转心脏纤维化，让数百万名患者受益，”Harvey教授说。

“这是第一次，我们使用革命性的技术来分析单个细胞中的基因表达。我们能够绘制出参与心脏纤维化的渐进细胞状态，以及这些细胞是如何一天天演化的。”

研究团队分析了10万个单细胞的 RNA 特征，重点是那些与纤维化有关的细胞。他们还整合了有关心脏病状态的几项开创性研究的数据。

这些分析使他们能够绘制出小鼠模型的心脏细胞完整图谱，从而精确定位与纤维化有关的细胞和通路。

研究确定了静息细胞、活化细胞、炎症细胞群、祖细胞群、分裂细胞以及特化细胞（肌成纤维细胞和基质纤维细胞）。

研究人员发现，在小鼠模型中，肌成纤维细胞在心脏病发作三天后开始形成，并在第五天达到顶峰。这种细胞被认为是瘢痕形成的主要驱动力，但在健康心脏中不存在。之后它们被分解成基质纤维细胞（matrifibrocyte），这可能会阻止瘢痕的消退。

这项研究还探讨了其他心脏病模型，比如主动脉瓣狭窄或高血压引起的心力衰竭。

Janbandhu博士称：“我们发现，在不同类型的心脏病中，纤维化的进展有着惊人的相似性。在高血压早期，肌成纤维细胞大量存在，然后转化为基质纤维细胞，就像心脏病发作后一样。”

“这为未来的疗法开发打开了大门，能够靶向不同心脏疾病的特定细胞类型或过程。这有望防止健康细胞受到永久性损伤，”他说。

这项研究使用了小鼠模型和人类患者的数据。对人类而言，心力衰竭可能需要几十年时间才会形成，所以需要更深入地研究患者的确切细胞类型和形成时机。

Janbandhu博士补充说：“持续的高血压会造成毁灭性的后果，但它是可以治疗的，这强调了监测高血压并即刻控制它的必要性。”

研究团队还创建了“心脏纤维化图谱（CardiacFibroAtlas）”，这是一个供全球研究人员使用的资源网络工具。用户可以通过它了解和分析各个基因在心脏病发作和相关健康问题中的表现。