真正的“施工队”是毛细血管

心脏每天跳动约十万次，每一次跳动都离不开冠状动脉输送的氧气和营养。这条“生命高速公路”一旦堵塞，下游的心肌细胞就会因缺血而坏死——这就是心肌梗死。但人体有一套奇妙的“备用方案”：部分人群的心脏里，会悄悄搭建起一些“应急桥梁”，医学上称之为侧支动脉。它们能绕过堵塞区域，从其他血管“借道”供血。

这些“应急桥梁”是谁修建的？过去科学界普遍认为，它们来自已有动脉的“迁移和重组”。但中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）周斌研究团队用一套全新技术，给出了意外答案——真正的修建者，是遍布心肌、比头发丝还细的毛细血管。

北京时间今天凌晨，这项研究成果在线发表于国际顶尖学术期刊《科学》（Science）。

给细胞装上“记录仪”

要弄清楚一条血管的“出身”，最可靠的办法是在它身上做永久标记，然后追踪它的一生。

周斌团队利用邻近细胞遗传学技术设计了一种“细胞接触历史记录仪”。动脉有一个显著特征：它的内皮细胞外面包裹着一层平滑肌细胞，就像水管外面包着保护层。研究人员让平滑肌细胞表达一种荧光蛋白，凡是与平滑肌细胞接触过的动脉内皮细胞，就会被永久标记上。这种标记一旦打上，就不会消失。无论这些细胞以后迁移到哪里，研究人员都能认出它们。

有了这个“记录仪”，团队发现：当小鼠心脏的左冠状动脉被结扎（模拟心梗）后，新长出来的侧支动脉很少带有标记。这意味着，它们绝大多数并非来自已有的动脉。

点亮“正在扩建”道路

那它们来自哪里？研究人员把目光投向了毛细血管。

如果把血管网络比作交通系统，动脉是宽阔的高速公路，毛细血管就像遍布城市的羊肠小道。为了专门追踪毛细血管的命运，周斌团队用上了另一项“独门绝技”——双重组酶介导的遗传谱系示踪技术。

这项技术的精妙之处在于：它像一张“高精度地图”，在夜晚只点亮那些正在“扩建升级”的道路，其余道路保持暗色。团队利用这项技术，将所有毛细血管标记成绿色，把原有动脉标记成红色，然后观察心梗后新出现的侧支动脉——如果它是绿色的，说明来自毛细血管；如果是红色的，说明来自原有动脉。

结果令人震撼：绝大多数新生的侧支动脉都是绿色的。也就是说，当心脏的“高速公路”发生堵塞时，那些“羊肠小道”会迅速启动一场“升级改造工程”：它们不断拓宽、加固，最终成长为能够连接两条主干道的新“公路”，为受损的心肌重新送去血液和养分。

为患者带来新希望

“巷子变大道”的改造工程，不可能自动完成。研究团队发现，一个名叫VEGFA的分子扮演了“施工总指挥”的角色。

团队进一步与香港中文大学吕爱兰团队合作发现，VEGFA是通过激活一个名叫YY1的关键下游分子，来引导毛细血管完成向动脉的“身份转变”的。

目前对于严重的冠状动脉堵塞，主要有两种治疗手段：一种是放支架（经皮冠状动脉介入治疗），另一种是搭桥（冠状动脉旁路移植手术）。但这两种方法都有局限性——不是所有患者都适合放支架，而搭桥需要开胸，很多病人无法耐受。

“如果未来能够通过药物精准调控VEGFA-YY1这条信号通路，就有可能激发患者心脏自身的‘修路’能力——让毛细血管自己‘升级’成侧支动脉，为缺血的心肌重新建立供血通道。”周斌表示，“这将是一种比支架和搭桥更温和、天然的疗法。”

当然，从基础研究到临床应用还有很长的路要走。研究团队透露，他们正在与相关医院合作，探索人体侧支动脉的形成机制——不同人的血管走行、侧支动脉的形成能力都不相同，这背后的遗传和分子机制非常复杂。

本报记者 郜阳 实习生 周雯