抑制LTCC（L型钙通道）通过调控钙调磷酸酶活性促进心肌细胞增殖：心脏再生治疗的新策略

本研究针对缺血性心肌损伤后心肌细胞再生难题，通过药物筛选和基因调控发现抑制LTCC（L型钙通道）或其内源性抑制剂RRAD可激活心肌细胞周期，并揭示其通过抑制钙调磷酸酶（calcineurin）-Hoxb13通路促进增殖的机制。联合RRAD/CDK4/CCND表达可改善心梗后心脏功能，为心脏再生提供了新靶点。

　　

心脏作为人体最重要的器官之一，其损伤后的自我修复能力却极其有限。成年心肌细胞（cardiomyocytes, CMs）在出生后很快退出细胞周期，这种终末分化的特性使得心脏在遭受缺血性损伤后无法通过增殖补充丢失的心肌细胞，最终导致心力衰竭。如何重新激活成年心肌细胞的增殖能力，成为再生医学领域亟待解决的难题。钙离子（Ca²⁺）作为心肌细胞兴奋-收缩耦联的关键信使，其动态平衡对心脏功能至关重要，但钙信号如何调控心肌细胞增殖仍不清楚。

在这项发表于《npj Regenerative Medicine》的研究中，来自QIMR Berghofer医学研究所（澳大利亚）和贝勒医学院（Baylor College of Medicine）的研究团队通过系统性研究，揭示了L型钙通道（LTCC）抑制促进心肌细胞增殖的新机制。研究发现，无论是药物抑制LTCC还是过表达其内源性抑制剂RRAD，都能显著激活心肌细胞周期，并通过调控钙调磷酸酶（calcineurin）-Hoxb13信号轴改善心梗后心脏功能。这一发现为开发基于钙信号调控的心脏再生疗法提供了重要理论依据。

研究团队运用了多项关键技术：人胚胎干细胞来源的心脏类器官（hCOs）模型用于药物筛选；单细胞RNA测序鉴定自发增殖心肌细胞的分子特征；心肌特异性MADM（mosaic analysis with double markers）小鼠模型追踪细胞分裂；人心脏切片培养系统验证临床转化潜力；以及钙成像、免疫共沉淀等技术解析分子机制。

小分子筛选靶向CM Ca²⁺循环的蛋白质确定硝苯地平（LTCC抑制剂）是CM细胞周期的激活剂

通过靶向钙循环蛋白的药物筛选发现，仅LTCC抑制剂硝苯地平能显著增加成熟hCOs中Ki-67和PHH3阳性心肌细胞比例，且呈现剂量依赖性。功能实验证实硝苯地平降低收缩力的同时选择性激活细胞周期，而其他钙调节药物（如兰尼碱、毒胡萝卜素）无此效应。

单细胞RNA测序显示RRAD（LTCC内源性抑制剂）在自发增殖心肌细胞中高表达

分析P1小鼠心肌细胞单细胞转录组发现，RRAD在自发增殖和"可启动"（primed）心肌细胞群体中特异性高表达。这一发现将RRAD与增殖表型直接关联，提示其可能通过抑制LTCC促进细胞周期。

RRAD过表达促进原代心肌细胞分裂

在P7新生鼠心肌细胞中，RRAD过表达使PHH3阳性细胞增加3倍，细胞数量显著增多，并伴随细胞分裂标志物Aurora激酶B表达上调。敲低RRAD则减弱硝苯地平的促增殖作用，证实RRAD通过LTCC发挥功能。

RRAD过表达使更多CMs对细胞周期刺激产生反应

在成人心脏切片中，RRAD预处理使CDK4/CCND（2F）诱导的增殖心肌细胞增加2倍。MADM小鼠实验进一步证实，RRAD促进完整细胞分裂，单色心肌细胞比例显著高于对照组。

机制上，LTCC抑制通过调节钙调磷酸酶活性诱导CM细胞周期

RRAD或硝苯地平处理降低钙调磷酸酶活性及其下游靶点Rcan1表达，减少Hoxb13核转位。免疫共沉淀证实LTCC/RRAD/钙调磷酸酶形成复合物，抑制LTCC通过减少膜局部Ca²⁺间接调控钙调磷酸酶。

RRAD/CDK4/CCND联合表达改善心梗后心脏功能

动物实验显示，RRAD单独处理虽促进增殖但未改善心功能，而与2F联合治疗使射血分数提高7-10%，瘢痕面积显著减小，证实功能性再生需要增殖刺激与钙信号调控的协同作用。

这项研究首次系统阐明了LTCC-Ca²⁺-钙调磷酸酶轴调控心肌细胞增殖的分子机制，突破性地将钙信号调控与细胞周期重启相联系。特别值得注意的是，RRAD的促增殖作用具有心肌特异性，对心脏成纤维细胞无影响，这为开发靶向性再生疗法提供了重要依据。研究提出的RRAD/2F联合策略，通过同时解决"增殖能力"和"增殖许可"两大障碍，为临床转化开辟了新路径。未来研究可进一步优化给药方式和时间窗，推动这一发现向心梗后心力衰竭的治疗应用迈进。