12月4日,Cell Research在线发表了中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所心脏发育与再生实验室的研究论文:Genetic lineage tracing identifies in situ Kit-expressing cardiomyocytes。该研究利用谱系示踪技术揭示心脏c-Kit+干细胞在心脏生理稳态和损伤修复再生中主要形成冠状动脉内皮细胞,很少贡献心肌细胞,这为心脏干细胞及再生研究提供了理论基础和新的思路。
近几年关于c-Kit+细胞的研究仍存在很大争论,Ellison等利用表达c-KitCre的慢病毒感染Rosa-YFP报告基因小鼠,从而对c-Kit+细胞进行谱系示踪,发现心脏损伤后8%的心肌细胞来源于c-Kit+心肌干细胞,认为c-Kit+细胞具有在体内分化成心肌细胞的能力。而van Berlo等采用c-Kit MerCreMer和c-Kit Cre小鼠示踪c-Kit+细胞,发现c-Kit+细胞无论是在心脏发育还是出生后心脏损伤和衰老过程中都很少贡献心肌细胞。因此,关于c-Kit+细胞是否为心脏干细胞、能否用于心脏再生治疗,以及其来源和在组织生理平衡和损伤修复中的功能都亟需进一步的研究和探索。
上海生科院营养所周斌研究组采用新构建的c-Kit CreER小鼠与Rosa-RFP报告基因小鼠结合对c-Kit+细胞进行遗传谱系示踪,研究c-Kit+细胞在成体心脏中的分布以及是否参与心脏的修复和再生。结果发现不论是在心脏的生理稳态还是心脏梗死后,c-Kit+细胞都极少贡献心肌细胞(~0.35%),大部分的c-Kit+细胞都是血管内皮细胞,这与vanBerlo等的研究结果相一致。进一步的分析发现,损伤前后c-Kit CreER标记的心肌细胞比例没有明显的差异,心梗并没有促进c-Kit+细胞转分化为心肌细胞,由此推测c-Kit+细胞并不是心肌干细胞,极少被c-KitCreER标记的心肌细胞可能是之前表达c-Kit的心肌细胞。为了验证这一假设,研究人员采用即时谱系示踪的方法,24-48小时诱导c-Kit CreER;Rosa-RFP后发现存在RFP+的心肌细胞,c-KitGFP小鼠的部分心肌细胞表达GFP也证明了这一假设。为了更进一步证明心肌细胞里存在KIT蛋白的表达,研究人员分离了小鼠的心肌细胞并染色,发现有极少量的心肌细胞正在表达KIT。研究得出c-Kit+细胞并不是心肌细胞,被c-Kit CreER谱系示踪到的心肌细胞是自身表达c-Kit的心肌细胞,解释了极少部分心肌细胞被c- KitCreER标记追踪的原因。该工作证明了c-Kit+细胞在心脏生理稳态和损伤修复中主要贡献的是冠状动脉内皮细胞,而不是心肌细胞。