反抗“全球头号杀手”心脏病！两大顶级期刊展现如何实现心肌再生

心脏病是一类比力常见的循环系统疾病，也是全世界造成死亡的主要原因。因为人体心脏再生肌肉组织的能力很小，当疾病发作时，瘢痕组织将取代丢失的心肌，导致心脏的泵血能力永久降低。

克日，顶级国际期刊《Nature》子刊和《Science》刊登了两篇文章，划分从控制线粒体能量消耗以及干细胞疗法两方面探讨了心脏病治疗的未来之路。

Nature：改变心肌细胞“饮食”促其再生

2月20日，美国著名生物医学研究中心德克萨斯大学西南医学中心的研究人员在《Nature Metabolism》揭晓的一项研究讲明，改变心脏细胞的能量泉源可以资助心肌再生。

这项研究始于9年前，其时该陈诉的主要作者Hesham A. Sadek博士在一次实验中发现，哺乳动物的心脏在刚出生几天里受到损伤时可以通过心肌细胞破裂而再生，但在出生后第7天这种能力将消失。Sadek博士推测，这或许与线粒体在子宫内和出生时都依赖葡萄糖，而出生后会依赖脂肪酸有关。因此，这项新研究试图让线粒体继续消耗葡萄糖，从而视察DNA损伤以及心肌细胞再生情况。

最初，研究人员为幼鼠缔造了一个食用低脂食物的情况，虽然这让幼鼠心肌细胞再生维持的时间比普通幼鼠要长，可是最终由于小鼠成年后合成了饮食中缺少的脂肪而宣告失败。丙酮酸脱氢酶激酶4（PDK4）是心肌细胞线粒体消化脂肪酸所必须的一种酶，因此在第二项实验中，研究人员缔造了PDK4-KO（敲除）小鼠模型，从而导致脂肪酸消耗淘汰以及葡萄糖衍生丙酮酸使用率提高。在模拟了心脏病发作的情况后，研究人员发现，与对照组的小鼠相比，PDK4-KO小鼠的心脏功效获得显着改善，心肌细胞有丝破裂和胞质破裂显著增加。

这讲明，心肌细胞对脂肪酸的使用是导致出生后心肌细胞周期停滞的重要因素，PDK4可能是一个潜在的治疗靶点，可以预防心肌重塑和诱导心肌细胞增殖，这为治疗种种心肌受损的疾病开发了新的门路。

Science：PSC疗法治疗心脏病的潜力

2002年，第一项将干细胞疗法应用于心脏修复的研究开始了，其时使用的是成体细胞。不外，对患者的随机对照试验讲明，使用成体细胞险些没有助益。与此同时，具有自我更新、自我复制能力的多醒目细胞（PSC）在动物实验中乐成实现心肌再生，并成为人体心肌再生的主要候选细胞。

2月21日，《Science》公布了一篇深度文章，探讨了使用PSC治疗心脏病的潜力，并点明晰未来使用该疗法治疗心脏病需要克服的问题。

DOI:10.1126/science.aaz3650

PSC包罗其重组近亲诱导多醒目细胞（iPSCs）以及胚胎细胞（ESCs）。临床前试验讲明，PSC心肌细胞可使心肌梗死区再肌化，再生心肌至少可维持3个月并显著改善心脏功效。只管原理尚不明确，可是这些细胞除了提供旁排泄因子外，还直接支持心脏的泵血功效。现在，嵌合抗原受体T细胞（CAR T）在B细胞恶性肿瘤方面已经获得了临床和商业上的乐成，这为包罗PSC衍生物在内的其他庞大细胞治疗打开了大门。在未来几年里，可能会泛起多项使用PSC衍生的心肌细胞来修复人类心脏的研究。

心脏干细胞疗法示意图

不外，PSC疗法在实际应用中还需要解决一些问题。首先，如何防止发生免疫排挤反映。现在科学家们已经提出了一些免疫基因编辑方法解决这个问题，但这些解决方法存在着一些理论风险。其次，室性心律失常是心肌细胞治疗的主要副作用，相识这类心律失常的机制并制定解决方案是主要的研究内容。另外，使心脏再生还需要相识宿主。以往的试验讲明，PSC心肌细胞虽然能移植到受损的心肌中，可是正常的血液灌注并未恢复，因此获得强大的动脉输入将是恢复功效的关键，这可能需要团结移植其他细胞群或组织工程方法。

现在除了PSC心肌细胞外，另有一些有望治疗心脏病的疗法，好比重新激活心肌细胞破裂和重新编程成纤维细胞以形成新的心肌细胞，可是，这些方法还处于早期阶段。研究人员认为，PSC衍生的心肌细胞疗法是现在唯一一种能够发生大面积而持久的新肌肉移植方法。

这两篇文章为科学家们探索心脏病疗法指明晰偏向，固然，距离文中提到的疗法正式用于患者的治疗还需要举行大量的临床研究以证明其有效性和宁静性。

End

参考资料：

[1] Stem cells and the heart—the road ahead

[2] Mitochondrial substrate utilization regulates cardiomyocyte cell-cycle progression

[3] Changing what heart cells eat could help them regenerate

本文系生物探索原创，接待小我私家转发分享。其他任何媒体、网站如需转载，须在正文前注明泉源生物探索。