新的 3D 模型顯示鎘暴露如何影響心臟發(fā)育

研究人員開發(fā)了一個(gè)三維模型，顯示接觸鎘如何導(dǎo)致先天性心臟病。先天性心臟病每年影響近 40,000 名新生兒，是美國(guó)最常見的出生缺陷類型。該模型由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院下屬的國(guó)家環(huán)境健康科學(xué)研究所 (NIEHS) 的科學(xué)家創(chuàng)建。

鎘是一種可以通過(guò)采礦和各種工業(yè)過(guò)程釋放到環(huán)境中的金屬，在空氣、土壤、水和煙草中都有發(fā)現(xiàn)。當(dāng)植物從土壤中吸收金屬時(shí)，金屬會(huì)進(jìn)入食物鏈。以前的研究表明，母親接觸鎘可能是先天性心臟病的重要危險(xiǎn)因素。

研究人員使用源自人體細(xì)胞和組織的模型(稱為體外模型)設(shè)計(jì)了一個(gè) 3D 類器官模型，該模型模擬了人類心臟的發(fā)育過(guò)程。研究人員看到了暴露于低水平的鎘如何阻止心肌細(xì)胞的正常形成，而心肌細(xì)胞是形成心臟的主要細(xì)胞類型。在此過(guò)程中，他們揭示了可能解釋鎘如何誘發(fā)心臟異常的生物學(xué)機(jī)制。

“我們創(chuàng)建的模型不僅可用于研究鎘，還可用于研究其他化學(xué)物質(zhì)和物質(zhì)，”NIEHS 轉(zhuǎn)化毒理學(xué)部 (DTT) 機(jī)械毒理學(xué)分部的研究負(fù)責(zé)人 Erik Tokar 博士說(shuō).

在這項(xiàng)研究中，研究人員開發(fā)了三種不同的模型來(lái)評(píng)估鎘對(duì)心臟發(fā)育不同階段的影響。

首先，他們使用人類多能干細(xì)胞來(lái)開發(fā) 3D 擬胚體，以模擬人類組織和器官形成的早期步驟。然后，他們使用了一個(gè)二維體外模型，其中包括一個(gè)已知與心臟發(fā)育有關(guān)的熒光調(diào)節(jié)蛋白系統(tǒng) (NKX2-5)，這使他們能夠觀察暴露后的鎘毒性。

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