改變心臟細(xì)胞的飲食可以幫助它們再生

達(dá)拉斯-2020年2月20日-UT西南地區(qū)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明，改變心臟細(xì)胞的能量消耗可以幫助心臟在死亡時(shí)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(xué)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?yàn)閯趽p進(jìn)一步損害了剩余的心肌，導(dǎo)致更多的細(xì)胞死亡。醫(yī)學(xué)博士，小弗雷德肖爾科夫，心臟病學(xué)。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(dòng)物的心臟在生命的最初幾天因心肌細(xì)胞分裂的刺激而受損(這些細(xì)胞負(fù)責(zé)心臟的收縮能力)，它們會(huì)再生。然而，這種能力在7天前完全喪失，這是一個(gè)突然的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這些細(xì)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(xì)胞線粒體產(chǎn)生的自由基被破壞，這些自由基為細(xì)胞提供能量。這些自由基破壞細(xì)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(xì)胞線粒體消耗能量的方式似乎促進(jìn)了自由基產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化。雖然線粒體在子宮和出生時(shí)依賴葡萄糖，但它們在出生后的頭幾天會(huì)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(qiáng)迫線粒體繼續(xù)消耗葡萄糖是否會(huì)阻礙DNA損傷，并擴(kuò)大心臟細(xì)胞再生的窗口。為了驗(yàn)證這個(gè)想法，研究人員嘗試了兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)。

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(dòng)物的心臟比正常晚了幾周，它們的心肌細(xì)胞繼續(xù)表達(dá)與細(xì)胞分裂相關(guān)的基因，并且窗口時(shí)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(bǔ)其不足，這大大降低了他們心臟的再生能力。

在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，研究人員創(chuàng)造了轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(xì)胞線粒體消化脂肪酸所必需的。當(dāng)研究人員提供一種藥物來停止PDK4的產(chǎn)生時(shí)，即使在成年后，這些動(dòng)物的心肌細(xì)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(dòng)物的心臟功能得到了改善，并伴有基因表達(dá)標(biāo)記，表明它們的心肌細(xì)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(xì)胞再生的窗口可以通過控制心臟細(xì)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(xì)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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