心脏每天跳动约十万次，每一次跳动都离不开冠状动脉输送的氧气和营养。这条“生命高速公路”一旦堵塞，下游的心肌细胞就会因缺血而坏死——这就是心肌梗死。但人体有一套奇妙的“备用方案”：部分人群的心脏里，会悄悄搭建起一些“应急桥梁”，医学上称之为侧支动脉。它们能绕过堵塞区域，从其他血管“借道”供血。

这些“应急桥梁”究竟是谁修建的？过去科学界普遍认为，它们来自已有动脉的“迁移和重组”。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）周斌研究团队用一套全新的技术，给出了一个令人意外的答案——真正的修建者，是遍布心肌的、比头发丝还细的毛细血管。

北京时间8月21日，这项研究成果在线发表于国际顶尖学术期刊《科学》（Science）。

给细胞装上“历史记录仪”

要弄清楚一条血管的“出身”，最可靠的办法是在它身上做永久标记，然后追踪它的一生——周斌团队做的，正是这件事。

他们利用邻近细胞遗传学技术设计了一种“细胞接触历史记录仪”。动脉有一个显著特征：它的内皮细胞外面包裹着一层平滑肌细胞，就像水管外面包着保护层。研究人员让平滑肌细胞表达一种荧光蛋白，凡是与平滑肌细胞接触过的动脉内皮细胞，就会被永久标记上。这种标记一旦打上，就永远不会消失。也就是说，无论这些细胞以后迁移到哪里，研究人员都能认出它们。

有了这个“记录仪”，团队发现：当小鼠心脏的左冠状动脉被结扎（模拟心梗）后，新长出来的侧支动脉很少带有标记。这意味着，它们绝大多数并非来自已有的动脉。

只点亮“正在扩建”的道路

那它们来自哪里？研究人员把目光投向了另一种血管——毛细血管。

如果把血管网络比作交通系统，动脉是宽阔的高速公路，毛细血管就像遍布城市的羊肠小道。为了专门追踪毛细血管的命运，周斌团队用上了另一项“独门绝技”——双重组酶介导的遗传谱系示踪技术。

这项技术的精妙之处在于：它像一张“高精度地图”，在夜晚只点亮那些正在“扩建升级”的道路，其余道路全部保持暗色。团队利用这项技术，将所有的毛细血管标记成绿色，而把原有的动脉标记成红色。然后他们观察心梗后新出现的侧支动脉——如果它是绿色的，说明来自毛细血管；如果是红色的，说明来自原有动脉。

结果令人震撼：绝大多数新生的侧支动脉都是绿色的。也就是说，当心脏的“高速公路”发生堵塞时，那些平时不起眼的“羊肠小道”，会迅速启动一场“升级改造工程”：它们不断拓宽、加固，最终成长为能够连接两条主干道的新“公路”，为受损的心肌重新送去血液和养分。

改造工程由谁来“指挥”？

“巷子变大道”的改造工程，不可能自动完成。谁在指挥？

研究团队发现，一个名叫VEGFA的分子扮演了“施工总指挥”的角色。在动物实验中，短暂提高受损心脏的VEGFA水平后，毛细血管转变为动脉的效率显著提升，小鼠心肌缺血的面积减少，心脏功能也得到了改善。

但“施工”不能过度。如果VEGF信号过度激活，就会产生大量不成熟的“动脉血管”——就像赶工期的“豆腐渣工程”，血管壁不牢固，容易渗漏。团队进一步与香港中文大学吕爱兰团队合作发现，VEGFA是通过激活一个名叫YY1的关键下游分子，来引导毛细血管完成向动脉的“身份转变”的。

为“搭不了支架”的患者带来新希望

记者了解到，目前，对于严重的冠状动脉堵塞，主要有两种治疗手段：一种是放支架（经皮冠状动脉介入治疗），另一种是搭桥（冠状动脉旁路移植手术）。但这两种方法都有局限性——不是所有患者都适合放支架，而搭桥需要开胸，很多病人无法耐受。

“如果未来能够通过药物精准调控VEGFA-YY1这条信号通路，就有可能激发患者心脏自身的‘修路’能力——让毛细血管自己“升级”成侧支动脉，为缺血的心肌重新建立供血通道。”周斌表示，“这将是一种比支架和搭桥更加温和、天然的疗法。”

当然，从基础研究到临床应用还有很长的路要走。研究团队透露，他们正在与相关医院合作，探索人体侧支动脉的形成机制——不同人的血管走行、侧支动脉的形成能力都不相同，这背后的遗传和分子机制非常复杂。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周斌研究员和香港中文大学吕爱兰教授为该论文共同通讯作者；分子细胞卓越中心博士后张铭珺、副研究员韩茂莹，香港中文大学博士生侯杨峰，分子细胞卓越中心博士后刘子鑫、博士生王奕琏为该论文共同第一作者。