图5 心内膜成纤维细胞的鉴定
6. 典型Wnt信号通路作用的细胞解剖
作者发现成纤维细胞中表达了许多与Wnt信号有关的基因(配体、受体和调节剂)（图6a） ， 于是这启发了他们去研究Wnt信号在斑马鱼心脏再生过程中的作用 。 一方面 ， Wnt通常被认为是一种促增殖因子 ， Wnt的激活已被证明对斑马鱼鳍和脊髓再生有益 。 另一方面 ， Wnt信号通路在心肌细胞去分化和增殖中的作用存在争议 。 于是 ， 作者在斑马鱼心脏冷冻损伤后 ， 使用特征良好的Wnt/β-catenin依赖的信号抑制剂IWR-1抑制典型的Wnt信号 ， 并在3715和30 d.p.i.观察其影响 。 结果发现 ， Wnt/β-catenin信号通路抑制导致心脏再生显著延迟 ， 与对照组相比 ， 心肌纤维化延长 ， 损伤面积增大（图6b） 。 IWR-1处理后心脏的单细胞转录组数据显示心肌细胞去分化延迟 ， 与对照组相比 ， 去分化心肌细胞数量在3 d.p.i.时减少 ， 而在7 d.p.i.时未定位于损伤区域（图6c） 。 Wnt抑制后 ， 血管周细胞和所有心内膜成纤维细胞(nppc、spock3和瓣膜成纤维细胞)的水平显著降低 ， 而其他短暂增加的成纤维细胞总体上保持在类似水平（图6d） 。 通过荧光原位杂交也证实了 ， Wnt信号对于心内膜成纤维细胞的激活是必需的 ， 类似于所描述的Wnt在诱导小鼠内皮细胞向间充质细胞转化中的作用 。
为了评估血管再生 ， 作者对4d.p.i.下冠脉内皮细胞(cECs)的增殖以及7 d.p.i.损伤区冠状动脉的覆盖范围进行了定量分析 。 发现注射IWR-1后 ， cEC增殖在4 d.p.i.时有边缘但不显著的下降（图6fg） 。 然而 ， 在7d.p.i.时 ， 损伤区冠状动脉覆盖明显减少（图6hj） 。 这些结果表明 ， Wnt抑制后观察到的心脏再生减少至少部分是由血管再生缺陷介导的 。 这种缺陷似乎不是由cECs增殖减少引起的 ， 而可能与血管再生的其他方面有关 。
图6 对典型Wnt信号作用的细胞剖析 图6 对典型Wnt信号作用的细胞剖析
总 结
成年斑马鱼心脏损伤后具有很高的再生能力 。 然而 ， 再生生态位的组成在很大程度上仍然难以捉摸 。 这篇文章基于单细胞转录组学和时空分析 ， 解剖了再生斑马鱼心脏中激活细胞状态的多样性 。 观察到损伤后出现的几种具有成纤维细胞特征的瞬时细胞状态 ， 并概述了表达胶原-12的成纤维细胞的促再生功能 。 为了了解导致心脏再生的级联事件 ， 作者通过高通量谱系追踪确定了这些细胞状态的起源 。 最终发现激活的成纤维细胞有两个不同的来源:心外膜和心内膜 。 在机制上 ， 确定Wnt信号作为心内膜成纤维细胞反应的调节器 。 总之 ， 本文确定了促进心脏再生的特殊活化成纤维细胞状态 ， 从而为调节脊椎动物心脏再生能力开辟了可能的途径 。
参考文献
Hu B Lelek S Spanjaard B El-Sammak H Sim?es MG Mintcheva J Aliee H Sch?fer R Meyer AM Theis F Stainier DYR Panáková D Junker JP. Origin and function of activated fibroblast states during zebrafish heart regeneration. Nat Genet. 2022 Aug;54(8):1227-1237.
【文献解读 | 单细胞&时空组学揭开斑马鱼心脏再生的奥秘】
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