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本报讯 先天性心脏病（简称先心病）是最常见的出生缺陷之一，全球每100名新生儿就有约两人患病。科学家一直在努力研究心脏异常的确切原因。近日，一种此前未知的细胞机制，为解释这一现象提供了重要线索。相关论文发表于《公共科学图书馆-生物学》。

“我们发现了一种位于细胞外部的新通信系统，它对于胚胎阶段的心脏正常发育至关重要。这刷新了我们对于某些先天性心脏病成因的认知。可以说，我们找到了这台高度复杂机器的一枚重要齿轮。”论文共同通讯作者、丹麦哥本哈根大学的Lars Allan Larsen表示。

这种新发现的机制作用于初级纤毛，这是一种从人体大多数细胞的表面延伸出的微小天线状结构。初级纤毛帮助细胞感知和解读来自周围环境的化学信号。这些信号能够影响细胞的重要决策，包括是否分裂、移动或死亡。

研究人员发现，TAK1、TAB2和PKA-Cα这3种蛋白质在细胞“天线”内部协同作用，形成了一个信号枢纽。它们的活性似乎对心脏的正常发育至关重要。

“这些蛋白质就像分子指令，告诉干细胞何时以及如何发育成心肌细胞。然而，基因突变可能会破坏这种交流，导致‘天线缺陷’，进而引发先天性心脏缺陷。”论文共同通讯作者、哥本哈根大学的Soren Tvorup Christensen解释说。

先天性心脏病是指在胚胎发育过程中出现的心脏结构异常。全球每年约有230万至250万名新生儿患有此病。据估计，截至2023年，全球约有1600万人患有先天性心脏病。

一些先天性心脏缺陷是更广泛的遗传综合征的一部分，这类综合征还可能导致身体其他部位出现异常。这种情况被称为综合征型先天性心脏病。而当一个孩子仅有先天性心脏缺陷而无其他并发症时，则被归类为非综合征型先天性心脏病。这项研究重点关注了综合征型先天性心脏病。

研究人员将先天性心脏病患者的遗传信息与斑马鱼、人类细胞及小鼠干细胞的实验结合起来。他们首先分析了数千名先天性心脏病患者的基因数据，寻找罕见突变，并比较特定基因变化在患者与健康个体中的出现频率。在患者中出现频率较高的变异被认为更有可能导致这种疾病。

随后，研究人员测试了这些基因变异的实际作用。他们利用基因工程技术，在斑马鱼体内重现了相同的变异，并研究其对心脏发育的影响。结果显示，改变这些基因会干扰斑马鱼正常的心脏发育，并降低心脏功能。

研究人员还在实验室研究了几种类型的细胞。这些实验使他们能够更详细地分析信号系统，并确定了当分子通信路径被破坏后会发生什么。

患者的遗传数据与实验结果共同表明，初级纤毛是导致先天性心脏病的重要因素。“我们从多个角度、采用多种方法研究了这一机制，所有结果都支持我们在患者身上观察到的现象。因此我们有理由相信，这一机制也存在于人类身上。” Larsen表示。

由于相关证据主要来自基因关联和实验模型，研究人员目前尚无法确定这种机制是如何在人体内起作用的。（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003902