科學家發現一個關鍵的心臟修復基因

一個國際研究小組宣布他們已經發現了心臟病發作后心臟損傷癒合中的一個關鍵基因。這項發表在《自然-心血管研究》雜誌上的研究表明,一類被稱為糖皮質激素的類固醇激素,在出生后促進細胞成熟,同時抑制細胞增殖,可能是心臟病發作后心肌無法恢復的部分原因。

44161_2022_90_Fig2_HTML.png

“我們的結果顯示,糖皮質激素作為心臟再生能力的一個重要制動器:對它們的抑制在修復受損的心臟組織方面顯示出有希望的結果,”協調這項研究的博洛尼亞大學實驗、診斷和專科醫學系教授Gabriele D’Uva解釋說。“這是一個特別有意義的發現,它在未來可能導致有效的治療,以改善心臟病患者的心臟狀況。”

心臟病一直是全球主要死因之一。這部分是由於心臟組織不能像其他身體組織一樣再生的事實。心肌細胞在心肌梗塞期間死亡,被無法收縮的疤痕組織所取代。如果損傷嚴重,可能會導致心力衰竭,即心臟無法泵送足夠的血液來滿足身體的需求。這種情況的結果有可能產生一些有害的影響,包括心源性猝死。

由於新生兒的呼吸和循環系統經歷了快速和重大的改變,以實現從宮內到宮外的轉變,心臟組織缺乏再生能力是出生后的一個持續特徵。在新生的心臟中,心肌細胞特別變得更加專門化;它們不再能夠分裂並停止擴大尺寸。

D’Uva教授證實說:“與我們身體的大多數組織相比,它們在整個生命過程中都會自我更新,而成年後的心臟組織的更新率極低,幾乎不存在。”這是由於心肌細胞的增殖率非常低,而且這種組織中沒有大量的“幹細胞”:因此,由心肌梗塞等引起的心臟嚴重損傷是永久性的。

44161_2022_90_Fig1_HTML.png

為了找到一種方法來扭轉心臟的這種再生能力,科學家們把重點放在了糖皮質激素上:這是一類在發育、代謝和維持平衡以及處理壓力情況方面發揮重要作用的激素。

在為出生做準備時,糖皮質激素被認為可以誘導肺部成熟。然而,研究人員意識到,將新生兒心肌細胞暴露在這些激素下會誘發細胞失去增殖能力。因此,他們分析了出生后第一周的心臟組織,發現糖皮質激素受體(GR)的數量增加。這表明,糖皮質激素的活性在出生后不久就會增加。

這導致了一個假設,即糖皮質激素可能負責心肌細胞的成熟,而不利於其複製和再生能力。這一觀點現在已經用複雜的分子生物學技術在動物模型中得到了證明。

刪除GR受體導致心肌細胞的分化減少,即它們仍處於不成熟狀態,這導致它們分裂成新的心肌細胞的數量增加。研究人員還解釋了負責糖皮質激素複製阻斷的分子機制,這是由於對細胞能量代謝的調控。

“糖皮質激素受體的缺失已被證明能增加心肌細胞在心肌梗塞后的複製能力,在幾周內促進心臟再生的過程,”D’Uva教授確認說。“通過服用一種已經被批准用於人類臨床的GR受體抑製劑藥物,也得到了類似的結果。”

該研究小組現在的目標是測試與其他促進再生的刺激物的潛在協同效應,以便提出更有效的心臟再生策略–這一結果可能會幫助全世界數百萬的患者。