近日，一項刊登在國際雜志eLife上的研究報告中，來自加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)，高水平血糖（無論是糖尿病還是其它因素所引發(fā)）或許能夠抑制心臟細的正常發(fā)育，相關(guān)研究能夠幫助解釋為何糖尿病女性所生的嬰兒更容易患上先天性心臟病。
當(dāng)發(fā)育中的心臟細胞暴露于較高的葡萄糖水平下時，相比通常情況下細胞就會產(chǎn)生更多的DNA建筑元件，從而就會導(dǎo)致細胞持續(xù)復(fù)制再生而不是成熟；研究者Nakano表示，較高的血糖水平不僅對于成年人而言是不健康的，而且也會影響發(fā)育中的胎兒，闡明高血糖誘發(fā)胎兒患病的分子機制或能幫助開發(fā)有效治療諸如先天性心臟病等疾病的新型療法。
盡管遺傳因素在先天性心臟病的發(fā)生上扮演著關(guān)鍵作用，而先天性心臟病的主要非遺傳風(fēng)險因素也就是女性在孕期患上糖尿病，孕期血糖水平較高的孕婦所生的嬰兒要比其他嬰兒患先天性心臟病的風(fēng)險高2-5倍，然而目前研究人員并不清楚為何葡萄糖會對發(fā)育中的胎兒產(chǎn)生影響。
為此，研究者Nakano及同事在實驗室中利用人類的胚胎干細胞生長出心肌細胞，同時將其暴露于不同葡萄糖水平下，結(jié)果表明，暴露于較低葡萄糖水平下的細胞能夠正常發(fā)育成熟，但暴露于較高葡萄糖水平下的細胞則會表現(xiàn)出成熟較晚或完全不成熟等表現(xiàn)，而且這些細胞后期會發(fā)育成為更多不成熟的細胞。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)暴露于外的葡萄糖下時，心肌細胞就會過度激活磷酸戊糖途徑，從而產(chǎn)生組成DNA的基本元件—核苷酸類，在較高葡萄糖水平的細胞中，磷酸戊糖途徑或許能夠制造出比普通狀態(tài)下更多的核苷酸，而過多的DNA基本元件則會抑制細胞成熟。
研究者表示，過多的營養(yǎng)物質(zhì)被認為對細胞非常有益處，但本文研究中我們卻發(fā)現(xiàn)實際上并非如此，通過在發(fā)育的合適階段剔除葡萄糖，研究人員就能有效限制細胞的增殖，從而促進其成熟并且讓心肌細胞更加強壯。目前研究人員在患糖尿病的懷孕小鼠中也得出了上述結(jié)論，即小鼠胎兒的心臟細胞能夠快速分裂但卻會緩慢成熟。
本文研究或能幫助研究人員開發(fā)出更好的方法來通過干細胞制造心肌細胞，目前研究人員在實驗室中開發(fā)出的很多能夠產(chǎn)生心肌細胞的方法能會導(dǎo)致未成熟細胞的產(chǎn)生，但通過靶向作用磷酸戊糖途徑就能夠幫助產(chǎn)生更多成熟細胞來進行心臟細胞的再生。目前在美國先天性心臟病影響著大約1%的新生兒健康，先天性心臟病是一種最常見的出生缺陷，患兒的疾病程度并不相同，有些患兒會出現(xiàn)輕微的心肌細胞衰弱，有些則并沒有癥狀或會出現(xiàn)嚴重的心臟畸形。此外，本文研究還表明，磷酸戊糖途徑或能作為一種新型靶點來幫助研究人員開發(fā)有效促進心臟細胞成熟的新方法。
來源：生物谷
原始出處：Haruko Nakano，Itsunari Minam，Daniel Braas，et al. Glucose inhibits cardiac muscle maturation through nucleotide biosynthesis， eLife (2017). DOI: 10.7554/eLife.29330
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