从干细胞中生长出来的人心脏细胞在葡萄糖含量较高时（左）比葡萄糖含量较低时（右）的肌肉纤维更健壮（绿色）。
加州大学洛杉矶分校（UCLA）的一项新研究详细介绍了怀孕期间的糖尿病如何影响婴儿的心脏，发现高水平的葡萄糖会阻止心脏细胞正常成熟。
加州大学洛杉矶分校的伊莱和艾迪德大学再生医学与干细胞研究中心的研究人员发现，无论是糖尿病还是其他因素引起的高血糖水平，都能使心脏细胞正常地成熟。他们的发现有助于解释为什么患有糖尿病的女性所生的婴儿更容易患先天性心脏病。
这项研究由加州大学洛杉矶分校分子，细胞和发育生物学副教授，广泛的干细胞研究中心成员Atsushi“ Austin” Nakano领导，今天在《 eLife》杂志上发表。
研究人员发现，当发育中的心脏细胞暴露于高水平的葡萄糖时，这些细胞会比通常情况下生成更多的DNA构建基块，从而导致细胞继续繁殖而不是成熟。
高血糖不仅对成年人不健康；它们对胎儿发育不利。中野说。“了解高血糖导致胎儿疾病的机制可能最终导致新疗法。”
尽管遗传因素在先天性心脏病的发展中起着重要作用，但该疾病的主要非遗传风险因素是母亲在怀孕期间患有糖尿病。怀孕期间血液中葡萄糖水平高的女性所生的婴儿患这种疾病的可能性是其他婴儿的2至5倍。但是，研究人员从未能够确定葡萄糖对正在发育的胎儿的确切作用。
Nakano和他的同事在实验室中使用人类胚胎干细胞生长心肌细胞或心肌细胞，然后将它们暴露于不同水平的葡萄糖中。暴露于少量葡萄糖的细胞正常成熟。但是，混合有高水平葡萄糖的心肌细胞成熟较晚，或完全没有成熟，反而产生了更多的未成熟细胞。
研究人员发现，当暴露于额外的葡萄糖中时，心肌细胞会过度激活磷酸戊糖途径-这种细胞过程除其他外会产生核苷酸，这是DNA的基础。在葡萄糖水平高的细胞中，磷酸戊糖途径比通常产生更多的核苷酸。科学家表明，过多的构件阻止了细胞的成熟。
中野说：“通常认为更多的营养对细胞更好，但在这里我们看到了完全相反的情况。”“通过在发育的正确时点消耗葡萄糖，我们可以限制细胞的增殖，从而诱使它们成熟并使心肌更强壮。”
Nakano的小组在患有糖尿病的怀孕小鼠身上观察到了同样的事情：胎儿的心脏细胞迅速变干，但成熟缓慢。
中野说，这一发现可能会导致更好的利用干细胞制造心肌细胞的方法。如今，实验室中用于生成心肌细胞的大多数方案都会导致细胞发育不成熟，但靶向磷酸戊糖途径可以帮助生成更多成熟细胞用于再生心脏细胞或用于研究目的。
先天性心脏病影响了美国每100名孩子中的近1名，使其成为最常见的先天性缺陷。它引起的症状的严重程度各不相同，从心脏肌肉略微减弱，无症状到需要手术的严重心脏畸形不等。
作为心脏成熟目标的磷酸戊糖途径已由UCLA技术开发小组代表加利福尼亚州丽晶大学提交的临时专利申请涵盖，其中包括Austin Nakano和UCLA助理研究员Haruko Nakano作为发明者。
该研究得到了奥本海默基金会，美国国立卫生研究院，美国国家研究资源中心和中国化学化工工程奖学金委员会的资助，以及来自加州大学洛杉矶分校和杜布罗夫尼克州杜兴大学的肌肉营养不良中心的资助。干细胞研究中心。
出版物：中野晴子（Haruko Nakano）等人，“葡萄糖通过核苷酸生物合成抑制心肌成熟”，《生命》杂志，2017年； DOI：10.7554 / eLife.29330
