PNAS:一种心脏病疗法受到质疑

【字体: 时间:2015年07月08日 来源:生物通

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  研究人员很早就有充分的理由相信,阻断进入心脏和脑细胞线粒体的钙离子流,是防止心脏病发作和中风所致损伤的一种方法。但是最近,美国约翰霍普金斯大学的科学家们,在对心脏细胞缺乏关键钙离子通道的转基因小鼠进行研究后,似乎对这一理论提出了质疑。相关研究结果发表在本周的《美国国家科学院院刊》(PNAS)。

  

生物通报道:研究人员很早就有充分的理由相信,阻断进入心脏和脑细胞线粒体的钙离子流,是防止心脏病发作和中风所致损伤的一种方法。但是最近,美国约翰霍普金斯大学的科学家们,在对心脏细胞缺乏关键钙离子通道的转基因小鼠进行研究后,似乎对这一理论提出了质疑。相关研究结果发表在本周的《美国国家科学院院刊》(PNAS)。延伸阅读:外显子组测序发现心脏病保护因子

本文资深作者、约翰霍普金斯大学医学院医学系主任Mark Anderson说:“我们证实,这一钙离子通道对于心脏功能是非常重要的。但是我们的研究结果也表明,至少对心脏病发作来说,这几乎不会是用于长期治疗的一种很好的途径。”

Anderson和他的研究团队所进行的实验,摈弃了近年来我们对于“钙在心脏功能中的作用”的理解。随着器官的每次跳动,钙分子从狭小的线粒体快速移进移出,线粒体是心脏和其他细胞的动力室。在线粒体内,钙离子通常是一种很好的东西,它有助于产生能量,使细胞能够保持活力。但是近半个世纪以来,研究人员也知道,线粒体的钙过多,会破坏细胞并导致细胞死亡。在心脏病发作或中风之后,一股钙离子突然进入细胞器,会引发这种细胞死亡通路,从而导致长期的损害。

Anderson说,因此,通过阻断钙的这种大量涌入来拯救心脏和脑细胞,长期以来一直是一个希望,几年前,科学家们发现了允许钙进入和移出线粒体的特定通道,被称为线粒体钙单向传递体(MCU)。

根据这一新知识,Anderson和他的同事们制备了一种转基因小鼠,它们具有一个突变,该突变可致使小鼠在整个生命周期中心脏的MCU功能发生缺陷,并阻断心肌细胞线粒体的钙离子流,研究人员通过这种转基因小鼠,来测试阻断线粒体钙离子流的影响。

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Anderson说,虽然几乎没有钙离子进入它们心肌细胞中的线粒体,但它们的心脏依然跳动和发育正常。但是,当研究人员给小鼠施加压力,使其心率增加时,小鼠的心跳速度仅勉强上升,它们的心脏肌肉失效,需要额外的氧才能发挥作用。

在进一步的实验中,科学家切断心肌细胞的氧供应,然后重新启动它——模仿一些心脏病发作时所发生的事情,他们发现,即使线粒体中的钙明显没有导致细胞死亡,但细胞仍然死亡。

相反,Anderson的研究小组发现,心肌细胞,补偿了激活其他细胞死亡途径所引起的钙缺乏,并打开了许多新的基因完成这项工作。结果证明,阻断来自线粒体的钙离子,只是改变了心脏病发作后细胞死亡的方式。

Anderson说:“尽管有研究预测,阻断这种钙离子通道可以防御钙超载,但它并不能防止细胞死亡。”将来,还需要进一步研究,来确定在脑细胞是否同样存在这种情况,但Anderson推测,这项新的研究结果,给“制造某种药物,在需要长期治疗以防心脏病发作的人当中阻断MCUs”的想法浇了冷水。

(生物通:王英)

生物通推荐原文:
Inhibition of MCU forces extramitochondrial adaptations governing physiological and pathological stress responses in heart www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1504705112


 

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