達拉斯-2020年2月20日-UT西南地區(qū)的研究人員領導的一項新研究表明，改變心臟細胞的能量消耗可以幫助心臟在死亡時再生。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表于2020年2月20日，《自然新陳代謝》。它可能為治療各種伴有心肌損害的疾病(包括病毒、毒素、高血壓或心臟病發(fā)作引起的心力衰竭)開辟新的途徑。
UT西南的醫(yī)學研究員赫尚薩德克(Hesham A .)解釋說，目前治療心力衰竭的藥物——包括ACE抑制劑和受體阻滯劑——側(cè)重于試圖阻止心肌丟失的惡性循環(huán)，因為勞損進一步損害了剩余的心肌，導致更多的細胞死亡。醫(yī)學博士，小弗雷德肖爾科夫，心臟病學。目前還沒有心肌重建的治療方法。
九年前，薩德克和他的同事發(fā)現(xiàn)，如果哺乳動物的心臟在生命的最初幾天因心肌細胞分裂的刺激而受損(這些細胞負責心臟的收縮能力)，它們會再生。然而，這種能力在7天前完全喪失，這是一個突然的轉(zhuǎn)折點，這些細胞的分裂速度急劇減慢。
隨后的研究表明，再生能力的這種變化似乎至少部分是由于細胞線粒體產(chǎn)生的自由基被破壞，這些自由基為細胞提供能量。這些自由基破壞細胞的DNA。這種現(xiàn)象被稱為DNA損傷，使它們停止分裂。
薩德克解釋說，心肌細胞線粒體消耗能量的方式似乎促進了自由基產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化。雖然線粒體在子宮和出生時依賴葡萄糖，但它們在出生后的頭幾天會轉(zhuǎn)化為脂肪酸，以利用母乳中這些能量密集型分子。
薩德克和他的同事想知道強迫線粒體繼續(xù)消耗葡萄糖是否會阻礙DNA損傷，并擴大心臟細胞再生的窗口。為了驗證這個想法，研究人員嘗試了兩個不同的實驗。
首先，它們跟隨老鼠幼崽，它們的母親經(jīng)過基因改造，生產(chǎn)低脂母乳，斷奶后以低脂食物為食。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些嚙齒類動物的心臟比正常晚了幾周，它們的心肌細胞繼續(xù)表達與細胞分裂相關的基因，并且窗口時間比那些定期喂食母乳和松鼠的小鼠要長。然而，這種影響直到成年后才持續(xù)——他們的肝臟最終通過合成飲食中缺失的脂肪來彌補其不足，這大大降低了他們心臟的再生能力。
在第二個實驗中，研究人員創(chuàng)造了轉(zhuǎn)基因動物，其中研究人員可以刪除一種叫做丙酮酸脫氫酶激酶4(PDK4)的酶，這是心臟細胞線粒體消化脂肪酸所必需的。當研究人員提供一種藥物來停止PDK4的產(chǎn)生時，即使在成年后，這些動物的心肌細胞也開始消耗葡萄糖而不是脂肪酸。研究人員模擬心臟病發(fā)作后，這些動物的心臟功能得到了改善，并伴有基因表達標記，表明它們的心肌細胞仍在積極分裂。
薩德克指出，這些發(fā)現(xiàn)提供了原則上的證據(jù)，證明心臟細胞再生的窗口可以通過控制心臟細胞線粒體消耗的能量來重新打開。
他說：“最終，有可能開發(fā)出可以改變心肌細胞飲食并使其再次分裂的藥物，從而逆轉(zhuǎn)心力衰竭，代表著真正的治愈?！?
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