悉尼大学、贝尔德研究所和悉尼皇家阿尔弗雷德医院的专家团队带来了一项颠覆性研究：人类心肌梗死（心脏病发作）后，受损心脏的心肌细胞竟然能启动有丝分裂和胞质分裂，实现自我再生。
这一发现发表在国际权威期刊
Circulation Research上，彻底打破了 “人类心肌细胞是终末分化细胞、无法再生” 的传统认知，为心血管疾病的再生疗法开辟了全新可能。
心血管疾病是全球首要死亡原因，在澳大利亚占所有死亡人数的近四分之一。心肌梗死会导致人类心脏中高达三分之一的心肌细胞死亡，尽管过去十年治疗技术进步显著提高了存活率，但许多患者仍会发展为不可逆的心力衰竭。
澳大利亚约有144,000名心力衰竭患者，而每年仅能完成115例心脏移植，患者的治疗需求与可用资源之间存在巨大鸿沟。长期以来，科学家们在小鼠模型中观察到心肌梗死後心肌细胞有丝分裂增加，但这一现象是否适用于人类，始终缺乏确凿证据——直到这项研究的出现。
研究的核心突破源于对一份特殊样本的分析：一名48岁男性因左前降支冠状动脉完全闭塞引发急性心肌梗死，经抢救无效脑死亡后，家属同意将心脏捐赠用于研究。研究团队在心脏离体15分钟内完成冷冻保存，对缺血的左心室、部分缺血的右心室和非缺血的右心房组织进行了多维度分析。
通过成像质谱流式细胞术、免疫组织化学、多组学（转录组、蛋白质组、代谢组）和单细胞RNA测序等技术，他们发现：缺血区域的心肌细胞中，有丝分裂标志物磷酸化组蛋白H3（pH3）和极光激酶B（AURKB）的阳性比例显著升高，分别达到9.19%和1.96%，而健康心脏中这一比例极低。
更关键的是，他们检测到胞质分裂标志物有丝分裂驱动蛋白1（MKLP1）在心肌细胞分裂沟处富集，证实这些心肌细胞不仅完成了核分裂，还成功进行了胞质分裂（这是新细胞生成的直接证据）。
进一步分析显示，缺血区域的单核心肌细胞比例从健康心脏的56.45%上升至80.94%，这一变化排除了 “仅核分裂而无胞质分裂” 的情况，明确证明心肌梗死後人类心肌细胞能完整完成细胞分裂周期。
多组学分析更揭示了背后的分子机制：缺血心脏上调了一系列促进心肌细胞分裂的基因（如IGF2、AGRN、DCN）、蛋白质（如转化生长因子β诱导蛋白、核心蛋白聚糖）和代谢物（如甲羟戊酸、丙二酸、酮体），同时下调了细胞周期抑制剂（如CDKN1C），这些分子在之前的小鼠心脏再生研究中已被证实有效，说明人类与小鼠的再生机制存在保守性。
为了验证这一发现的普适性，研究团队还开发了一种安全的活体活检技术：在患者接受冠状动脉搭桥手术时，于梗死边缘区（缺血区域）和远端健康区采集微小心肌样本（1-5立方毫米），整个过程耗时不到5分钟，无出血等并发症。
对这些样本的分析证实，梗死边缘区的心肌细胞有丝分裂标志物表达显著高于健康区，进一步验证了心肌梗死後人类心肌细胞的再生潜力。此外，对现有最大规模的人类心肌梗死单细胞RNA测序数据集（191,795个细胞）的分析显示，梗死样本中分裂期心肌细胞的比例显著上升，为研究结论提供了独立佐证。
“直到现在，我们都认为心脏病发作后，死亡的心肌细胞会导致心脏永久损伤，进而降低泵血能力，” 研究第一作者、悉尼大学医学院及查尔斯・帕金斯中心的罗伯特・休姆博士解释道，“我们的研究表明，尽管心脏会留下疤痕，但它能主动产生新的肌肉细胞——这一发现彻底打开了新的治疗大门。”
不过，他也强调，目前心脏的天然再生能力还不足以弥补心肌梗死造成的大量细胞损失，无法避免心力衰竭的发生，因此未来的核心目标是开发能放大这种天然再生潜力的疗法。
这项研究的意义远超基础科学突破：它打破了 “人类心肌细胞终末分化、无法再生” 的传统认知，为心力衰竭的治疗提供了全新靶点。对于那些无法等待心脏移植的患者来说，基于这一机制的再生疗法有望逆转心肌损伤，恢复心脏功能。
研究资深作者、悉尼皇家阿尔弗雷德医院心力衰竭专家肖恩・拉尔教授表示：“最终目标是利用这一发现制造新的心脏细胞，从根本上逆转心力衰竭。我们使用活体人类心脏组织进行研究，能获得更准确可靠的数据，加速新疗法的转化应用。目前我们已经鉴定出几种在小鼠中有效的关键分子，现在可以直接推进到人类临床试验。”
值得注意的是，由于生前心脏样本极其稀缺（需满足多重条件才能获得），这项研究初期样本量有限，但新开发的活体活检技术解决了这一难题，为后续大规模研究和疗法筛选提供了可行的模型。未来，研究团队将进一步探索调控心肌细胞分裂的关键信号通路，筛选能增强这一过程的药物，推动再生疗法从实验室走向临床。
参考资料：
[1]Hume RD, Warwick J, Shim WJ, Malecki C, Li M, Seth L, Harney D, Dagher J, Lum T, Tierney G, Cooper W, Slaughter E, Wang X, Nguyen L, Cole L, Edelman J, Rashid FN, Houlahan C, Gao A, Ferguson AL, Chong JJH, Larance M, O'Sullivan JF, Palpant NJ, Bannon P, Lal S. Human Hearts Intrinsically Increase Cardiomyocyte Mitosis After Myocardial Infarction. Circ Res. 2026 Jan 16;138(2):e327486. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.125.327486. Epub 2025 Dec 4. PMID: 41342124.
来源 | 生物谷
撰文 | 生物谷
编辑 | 木白
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