Science开创性论文:正常和衰竭的心脏需要什么营养素?

【字体: 时间:2020年10月16日 来源:生物通

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  这项研究是开创性的,它详细描绘了心脏的燃料和营养物质使用情况

  

宾州大学Perelman医学院的科学家绘制了一张详细的图谱,说明了人类心脏所需要的燃料和营养。这篇发表于Science上的新论文是同类研究中的第一篇,具有开创性意义。

研究人员表示,通过对数十名参与者循环系统不同部位的血液进行采样,记录进入和流出相关分子的水平。所得数据揭示了正常心脏和衰竭心脏中营养使用的主要特征,建立了研究心脏健康和疾病的新框架。

文章作者Zoltan Arany博士说:“了解这一点的细节:心脏如何处理能量和营养的,为将来治疗心力衰竭和相关病症提供信息。既然我们对心脏如何自我供能有了清晰的认识,就可以着眼于设计改善心力衰竭时心脏代谢的方法。”

心力衰竭通常由于冠状动脉疾病或心脏病发作而发生,导致没有足够强力地泵送血液,正常支撑器官。当前用于心力衰竭的治疗主要针对其症状,例如治疗肺部和下肢的积液,使用辅助泵送的设备以及对某些患者进行心脏移植。对心脏功能的更深入了解可使研究人员开发出更有效的疗法来恢复心脏的泵血能力。

在这项研究中,Arany和他的团队同时对87位受试者的心脏和心脏血液进行了采样,这些受试者出现了房颤的常见病症,但还没有心力衰竭。研究人员对23名确实患有心力衰竭的房颤患者进行了类似的采样。在所有患者中,研究人员还采样了进出腿部的血液,进行比较。

之后,研究小组使用了最先进的技术工具检测血液样本中数百种不同的“代谢产物”的水平。主要目的是详细揭示工作心脏消耗哪些代谢产物,以及副产物产生的代谢产物。

这项分析对于提供心脏中正常代谢物摄取和释放的第一张清晰且详细的图谱非常重要,这是将来研究可扩展的基础问题。研究人员总共在参与者的血液中检测到277种代谢产物,发现其中65种代谢产物从心脏流出的水平与进入代谢的水平显著不同。

研究小组还进行了一些初步比较,分析正常心脏新陈代谢的独特特征。例如,数据表明,与腿部相比,心脏很大程度上依赖于被称为脂肪酸的有机小分子(作为能源)的摄取。同时,根据分析,心脏会释放出相对大量不同类别的氨基酸分子,也就是蛋白质的分解产物,这说明而心脏内蛋白质的相对集中的分解是心肌获取营养的一种方式。

在研究中,健康心脏与衰竭心脏之间的巨大区别是后者消耗了更多的酮,这是人体作为存储脂肪转化为能量的中间体的分子。不过研究人员也怀疑这种差异可能仅是由于血液通过心脏的速度较慢,因此有更多的时间吸收酮。与正常心脏相比,衰竭的心脏还释放出更多的氨基酸,表明更多的蛋白质分解。

Arany说:“心力衰竭中这种增加的蛋白质分解是适应性的还是适应不良的,还需要进一步的研究。” “下一步将对模型生物中的这个问题和其他类似问题进行严格的测试;之后,我们可以返回人类研究,对如何改善心力衰竭的心功能进行更深入的分析。”

(生物通)

原文标题:

Comprehensive quantification of fuel use by the failing and nonfailing human heart

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