加州大学洛杉矶分校Eli和Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心的研究人员发现，无论是由糖尿病还是其他因素引起的高血糖水平，都会使心脏细胞不能正常成熟。他们的发现有助于解释为什么患有糖尿病的女性所生的婴儿更容易患上先天性心脏病。

该研究由Atsushi“Austin”Nakano领导，他是加州大学洛杉矶分校分子，细胞和发育生物学副教授，广泛干细胞研究中心成员，发表在eLife杂志上。

研究人员发现，当开发心脏细胞暴露于高浓度葡萄糖时，细胞会产生比平时更多的DNA构建模块，这导致细胞继续繁殖而不是成熟。

“高血糖水平不仅对成年人不健康;他们对发育胎儿不健康，“中野说。“了解高血糖水平导致胎儿疾病的机制最终可能导致新疗法。”

尽管遗传学在先天性心脏病的发展中起着重要作用，但该疾病的主要非遗传风险因素是母亲。怀孕期间患有糖尿病。怀孕期间血液中葡萄糖含量高的女性所生的婴儿患该病的可能性是其他婴儿的2至5倍。然而，研究人员从未能够确定葡萄糖对胎儿发育的确切影响。

Nakano和他的同事使用人类胚胎干细胞在实验室中培养心肌细胞或心肌细胞，然后将它们暴露于不同水平的葡萄糖。暴露于少量葡萄糖的细胞正常成熟。但是，与高水平葡萄糖混合的心肌细胞较晚成熟或未能完全成熟，而是产生更多未成熟细胞。

研究人员发现，当暴露于额外的葡萄糖时，心肌细胞过度激活磷酸戊糖途径 - 一种细胞过程，除其他外，产生核苷酸，DNA的构建块。在具有高葡萄糖水平的细胞中，磷酸戊糖途径产生比通常更多的核苷酸。科学家们发现，过多的积木会使细胞不能成熟。

“通常认为更多的营养对细胞来说更好，但在这里我们看到完全相反，”Nakano说。“通过在发育的正确位置消耗葡萄糖，我们可以限制细胞的增殖，使它们成熟并使心肌更强壮。”

Nakano的研究小组在糖尿病怀孕小鼠的工作中观察到同样的事情：心脏细胞胎儿快速分裂但成熟缓慢。

Nakano说，这一发现可能会产生更好的干细胞制造心肌细胞的方法。今天，实验室中用于产生心肌细胞的大多数方案导致未成熟细胞，但靶向戊糖磷酸途径可以帮助产生更多成熟细胞用于再生心脏细胞或用于研究目的。

先天性心脏病影响了美国出生的100名儿童中的近1名，使其成为最常见的出生缺陷。它引起的症状的严重程度各不相同，从略微虚弱的心肌，无症状到需要手术的严重心脏变形。

作为心脏成熟目标的磷酸戊糖途径由加州大学洛杉矶分校技术开发组代表加利福尼亚大学董事会提交的临时专利申请，以及加州大学洛杉矶分校助理研究员Austin Nakano和Haruko Nakano为发明人。