突破性发现:调整心肌细胞能量代谢成功使受损心脏再生!

身体的许多组织在受伤后都能自我修复,但心肌细胞并非如此。现在,马克斯·普朗克研究所的科学家在小鼠中证明,通过调整这些细胞的能量代谢,它们可以在心脏病发后重新生长,为这一普遍的致命疾病提供了新的治疗途径。

突破性发现:调整心肌细胞能量代谢成功使受损心脏再生!

心脏在受到损伤,如心肌梗塞后,会用纤维疤痕组织修复自己。这种组织可以短期内维持心脏的稳定,但并不具备跳动功能。随着时间的流逝,这种修复方式可能导致诸如再次心肌梗塞或心力衰竭等问题。

心肌细胞与其他组织在能量代谢上有所不同。大部分组织通过糖酵解过程从糖中提取能量,而心脏则主要通过脂肪酸氧化从脂肪中获取能量。这可能是心肌细胞再生的关键。

研究作者 Xiang Li 和 Xuejun Yuan 表示:“已知能够再生心脏的动物主要使用糖酵解为心肌细胞提供能量。人类心脏在早期发育阶段也主要依赖糖酵解,但之后转为使用脂肪酸氧化,因为它能提供更多能量。出生后,随着能量来源的转变,许多基因的活动也随之变化,且细胞的分裂能力逐渐消失。某些能量代谢产物还对调节基因活动的酶起到了重要作用。因此,我们希望通过调整能量代谢来激活基因,从而恢复心肌细胞的分裂能力。”

为了验证这一理论,研究团队在小鼠中关闭了一个名为 Cpt1b 的关键脂肪酸氧化基因。果然,这些小鼠的心脏开始生长,整个实验期间,细胞数量近乎翻倍。

接下来,研究人员模拟心肌梗塞在缺乏 Cpt1b 基因的小鼠身上,并随后为它们提供富氧血液。这模仿了患者在心肌梗塞后接受支架治疗的情况。数周后,实验小鼠的心脏疤痕明显少于对照组,而且心脏功能基本恢复至心梗前的状态。

进一步检查后,研究者发现关闭该基因会启动一个反应链,使心肌细胞退回到一个较为初级的状态,从而实现其再生。

尽管这项研究目前仅在小鼠中进行,但研究团队认为这为人类治疗提供了可能的途径。通过开发药物来阻断 Cpt1b 所产生的酶的活性,可能能模仿这一效果。但要达到临床应用仍需时日。其他研究已经证明,使用干细胞或 mRNA 可以实现心脏再生。

此项研究已在《自然》杂志上发表。

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