Science：揭示促进受损心脏中心肌细胞再生的核心转录调节因子Klf1
在人类中，受损和伤痕累累的心肌无法自我替换。虽然人类的心脏再生能力很弱，但斑马鱼可以通过一种机制来再生心脏，在这种机制中，心肌细胞恢复到不太成熟的状态，然后发生增殖取代受损的组织。但是，它们如何完成这一令人难以置信的壮举仍是个谜。
在一项新的研究中，澳大利亚研究人员在斑马鱼中发现了一种关键的新基因，它能在心脏病发作后开启心肌细胞，允许它们进行分裂和增殖，从而使得斑马鱼中受损心肌的完全再生和愈合。重要的是，该基因在在需要时启动，在心脏完全愈合后关闭。相关研究结果发表在2021年4月9日的Science期刊上，论文标题为“Krüppel-like factor 1 is a core cardiomyogenic trigger in zebrafish”。
这个称为Klf1（Krüppel-like factor 1）的关键基因之间仅在红细胞中鉴定到。他们首次发现它在愈合受损的心脏方面起着至关重要的作用。这一发现有可能帮助人类的心脏在心脏病发作后修复受损的心肌。
Klf1基因的作用是使剩余的未受伤的心肌细胞更加不成熟，并改变它们的代谢线路。这使得它们能够分裂并制造新的细胞。在剔除这个基因后，斑马鱼心脏在受伤（比如心脏病发作）后失去了自我修复的能力。这使得将这个基因视为一个至关重要的自我修复工具。该基因也可能在人类心脏中发挥着类似的作用。这些作者如今希望对它的功能开展进一步研究，以便为激活人类心脏的再生和改善它在身体周围泵血的能力提供线索。
重要的是，这些作者还发现，Klf1基因在心脏的早期发育过程中并没有发挥任何作用，它的再生特性是在心脏受伤后才开启的。这清楚地证实，在心脏损伤后发生的再生与心脏发育过程中发生的情况并不相同，而是涉及一种完全不同的途径。
综上所述，这些作者鉴定出Klf1基因具有一种强大的心肌源性作用，它在成年斑马鱼心肌损伤后被诱导表达。在心肌中抑制Klf1功能不影响心脏发育，但严重损害心脏再生。瞬时的Klf1激活足以扩大未受损心脏中的成熟心肌。Klf1指导心脏转录因子网络的表观遗传重编程，从而允许协调的心肌细胞去分化和增殖。Klf1诱导线粒体代谢从氧化呼吸到合成代谢途径的重新配置支持心肌扩张。这些研究结果确立了Klf1作为成年斑马鱼心脏中心肌细胞更新的核心转录调节因子。
参考资料：
Masahito Ogawa et al. Krüppel-like factor 1 is a core cardiomyogenic trigger in zebrafish. Science, 2021, doi:10.1126/science.abe2762.