心脏甚至在完全形成之前就开始起作用。

一个人一生中心肌的收缩次数约为25亿。找出心脏最后一次收缩的时间并不难，不幸的是，医生经常这样做。但是什么时候一个人的心脏开始跳动呢？对此知之甚少。

现在，科学家们决定从胚胎发育的早期阶段开始追踪心脏的形成。专家们将研究结果发表在了科学杂志《eLIFE》上。根据项目参与者的说法，这项研究对再生医学的发展至关重要，也将有助于了解如何在实验室中成长心脏。

心脏首先在胚胎中形成。这个已经在胚胎发育初期的器官开始起作用，向生长中的生物的所有组织输送氧气和营养。例如，在小鼠中，心脏在受孕后一周内出现。这不是一个成熟的器官，而是从干细胞逐渐形成并形成心脏的一组细胞。第二天，在小鼠胚胎中出现了一个完全可识别的心脏，该心脏开始为整个生物体服务。

最初，人们认为心跳在心管形成后立即开始。但是，事实证明并非如此。当第一个心肌细胞出现时，未来的“血液泵”的组织就会活跃起来，即尚未形成成熟器官的心脏细胞。

首先，心肌细胞的工作方式不同，在单个细胞合并为完整的心肌组织后，同步收缩开始。心肌细胞的减少归因于钙离子通过细胞膜的过渡。怀孕12小时后即可观察到第一次收缩。小鼠胚胎发育非常快，比人类胚胎快得多。小鼠胎儿发育的第12小时对应于人类胚胎的第20天。到这个时候（第20天），一个人的胚胎已经具有蠕虫状的形状，他仍然没有手臂，没有腿，没有头。没错，大脑已经开始形成。而此时，心肌细胞开始起作用。

随着心肌细胞中钙浓度的增加，细胞收缩，而减少，细胞松弛。这种细胞的系统是同步收缩的心肌。为了追踪心肌细胞的首次收缩，科学家不断监测小鼠胚胎。控制作用是增加钙水平，这应该导致心脏细胞减少。在早期阶段，心脏的这种关键机制尚不存在-钙对细胞几乎没有影响。

为了赶上心肌活性的第一个病灶的表现，专家们注射了荧光钙溶液。一旦完成，就可以立即观察心肌细胞的功能，包括单个细胞及其整体。

“我们感到惊讶的是，即使在细胞的“钙”收缩机制开始起作用之前，细胞也会改变自身内部钙的浓度。牛津大学生物学教授桑卡尔·斯里尼瓦斯（Sankar Srinivas）说，可以预期的是，首先会形成细胞收缩的机制，然后在钙的作用下，所有这些作用才开始起作用，但之前没有钙离子循环系统出现。

由于某种原因，人体需要一个钙离子浓度变化的循环。似乎钙循环的存在对心脏形成过程本身也很重要。当借助特殊制剂阻止心肌细胞中钙的摄入时，科学家观察到没有形成完整的心肌细胞。

这一发现为胚胎各种器官的形成提供了开端。我们可以看到，在某些情况下，特定化合物或元素的分子作用对于器官的形成是必需的。

在心脏形成的情况下，“钙循环”开始在未来心脏的各个位置起作用。但是几个小时后（在观察小鼠胚胎的情况下），同步操作已经开始。心肌细胞逐渐“学习”到同步工作，开始搏动，这种搏动已经很明显。为了更好地了解心脏组织的形成机理，科学家们仍在朝着这个方向继续研究。也许这将有助于在实验室条件下，即使不是整个心脏，也可以帮助心脏组织的生长。另外，观察结果可能对心脏病的研究有用。

再生医学的主要问题之一是开发一种可使心肌细胞同步跳动的机制。“如果我们更好地理解了这种机制，并在形成过程中对其进行了研究，那么我们将能够通过同步工作来创建面料，”研究参与者说。

DOI：http：//dx.doi.org/10.7554/eLife.17113

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN398273/