近日，中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院蔡衛(wèi)斌團(tuán)隊(duì)和合作者發(fā)現(xiàn)，適度降低心率可通過(guò)改變心肌細(xì)胞的能量代謝模式，誘導(dǎo)心肌細(xì)胞增殖并促進(jìn)心臟再生。相關(guān)研究發(fā)表于《細(xì)胞報(bào)告》。
人和哺乳動(dòng)物心肌再生能力缺失以及心臟受損后強(qiáng)烈的纖維化反應(yīng)，是心血管疾病治療面臨的瓶頸性問(wèn)題。近十多年來(lái)，心臟再生領(lǐng)域已取得突破性進(jìn)展，動(dòng)搖了“哺乳動(dòng)物心肌細(xì)胞是終末分化細(xì)胞”的學(xué)術(shù)論斷。但大多數(shù)時(shí)候哺乳動(dòng)物心肌再生能力依然十分有限，找到臨床適用的、有效的誘導(dǎo)內(nèi)源性心肌細(xì)胞增殖和心臟再生的可靠策略，仍是重大挑戰(zhàn)。
在該研究中，蔡衛(wèi)斌團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)乳鼠與成年小鼠的心率與心肌增殖能力呈負(fù)相關(guān)。他們進(jìn)一步對(duì)鼠源及人源心肌細(xì)胞進(jìn)行臨床常用降心率藥物的干預(yù)，證實(shí)降低心肌細(xì)胞原有搏動(dòng)頻率的10%~20%，可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞增殖。同時(shí)，他們還采用體外物理電刺激方式改變心肌細(xì)胞搏動(dòng)，以排除藥物自身藥理作用的影響。
研究人員隨后在3種心肌損傷模型中證實(shí)，適度降低心率可重啟心肌細(xì)胞增殖進(jìn)而促進(jìn)損傷心臟的再生性修復(fù)。RNA-Seq結(jié)果提示，降低心率主要改變了心肌細(xì)胞的細(xì)胞周期以及與代謝相關(guān)基因的表達(dá)。
研究證實(shí)，降低心率主要上調(diào)了心肌細(xì)胞中Cyclin D1的表達(dá)，促進(jìn)G1/S期轉(zhuǎn)化，從而誘導(dǎo)心肌細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，降低心率使心肌細(xì)胞發(fā)生能量代謝重編程，即能量代謝需求降低，糖代謝相對(duì)增加。一方面，糖代謝酶發(fā)揮非酶活性促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程；另一方面，磷酸戊糖途徑被激活，以滿(mǎn)足增殖心肌細(xì)胞所需的生物合成代謝需求，共同促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖。
該研究揭示了心肌細(xì)胞持續(xù)節(jié)律性搏動(dòng)、獨(dú)特能量代謝模式及有限增殖能力這三大生物學(xué)特性的內(nèi)在聯(lián)系，即降低心肌細(xì)胞的搏動(dòng)速率，可影響其能量代謝模式，進(jìn)而促進(jìn)心臟再生。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110468
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