研究背景
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心肌细胞(CMs)是一种终末分化的细胞，缺乏增殖能力用于修复由疾病或其他疾病引起的心肌损伤，在心肌梗死等心脏损伤的治疗中，恢复丢失的心肌细胞仍是一个挑战。文章整合小鼠心脏在出生后多个阶段的单细胞转录组测序（scRNA-Seq）数据，发现心脏成纤维细胞亚型从新生到成年状态的转换推动了心肌细胞的成熟。
方法介绍
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对第1、4、7和14天小鼠左心室进行scRNA-Seq，并对P56（56日龄小鼠）心脏左心室进行了scRNA-Seq。共对两个P56心脏的个细胞（包括心肌细胞(CMs)和非心肌细胞(NCMs)）进行了测序，并筛选其中的个细胞进行后续分析。
研究结果
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1）小鼠出生后心脏发育的单细胞分析结果
P56细胞簇主要包括心肌细胞(CM)、内皮细胞(EC)、成纤维细胞(FB)、巨噬细胞(MP)、平滑肌细胞(SMC)、T细胞(TC)和粒细胞(GR)。对CMs进行拟时序分析：P1、P4和P7的CMs主要是State1、P14-CMs和P56-CMs。State1（代表P1-CMs、P4-CMs和P7-CMs）高表达的基因在RNA剪接、细胞周期等功能方面富集。State2和State7(代表P14-CMs)高表达的基因在心肌发育相关功能中富集，而State8和State7则特异性表达(代表P56-CMs)与心脏收缩和ATP代谢过程有关的基因。State6、P14-CMs和P56-CMs参与了血管系统发育、蛋白成熟和细胞周期的调控。功能富集分析反映了CMs从不成熟到成熟的分子特征。
2)心脏成纤维细胞作为促成熟因子的预测
对主要的NCM细胞类型（包括FB、EC、MP和SMC）进行细胞亚型细分，成纤维细胞亚型4和5(FB_4,FB_5)的信号增加，MP_3和FB_1信号减弱。结果表明，FB亚型(FB_1、FB_4、FB_5和FB_3)具有最多的分泌蛋白，这些蛋白可能通过配体-受体相互作用影响CMs。
对FB_3的标记物FABP4或FB_4标记物EGR1进行免疫染色，结果证实成纤维细胞亚型从P1转换到P56。与scRNA-Seq数据一致，相比较于P1时期心脏，P56时期心脏的FB_3显著减少，FB_4显著增加。综上所述，成纤维细胞亚型在心脏发育中从新生状态转换到成熟状态是促进CMs在体内成熟的主要驱动力。
3）成年小鼠心脏成纤维细胞促进新生小鼠CMs的成熟
从新生小鼠(P1)心脏分离的未成熟心肌细胞(imCMs)与从新生小鼠心脏(NF)或成年小鼠心脏(AF)分离的成纤维细胞分别进行共培养。培养发现，AF诱导的imCMs细胞周期终止是成熟的标志。成熟细胞形态和亚结构的获取（CM成熟的标志）可分为I-IV类（成熟状态由高到低），与AFs共培养的imCMs大多呈现细长的形态和排列整齐的丝状形态(I和II类)，而与NFs共培养的imCMs则呈现圆形形态。结果证明，AFs具有在体外促进imCMs成熟的强大能力。
4）对保守途径的靶向抑制会破坏成熟
使用药物抑制趋化因子信号通路，以及用抑制剂破坏ECM-受体的相互作用通路。抑制这两种通路中的其中一种都严重损害了纤维的排列，说明CM的成熟受到抑制。将两种抑制剂（Plerixafor和BP-1-）注入P1新生小鼠，并分别监测P14和P21处心肌细胞的成熟。在第14天，相对于与DMSO对照组，Plerixafor和BP-1-均显著保持了CMs的增殖能力。
研究结论
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本文揭示了心脏成纤维细胞亚型从新生到成年状态的转换推动了心肌细胞的成熟。并且其他细胞类型也被预测可以调节心肌细胞的成熟，因此其他细胞对心脏成熟及其他生物学方面的影响值得进一步研究。
参考文献
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Wang,Yin,etal.Single-cellanalysisofmurinefibroblastsidentifiesneonataltoadultswitchingthatregulatescardiomyocytematuration.Nature
