钙与心磷脂在心脏病中的新联系

心脏需要能量来泵血。因此，心肌能量生产缺陷会导致多种心脏疾病。

　　

德州农工（Texas A&M）大学的科学家们现在发现了钙、心脏能量生产和心磷脂（一种脂肪）之间的新联系。这一发现有助于解释罕见遗传性疾病Barth综合征的心脏缺陷。

这项研究发表在6月29日的《PNAS》上，由Texas A&M农业和生命科学学院生物化学和生物物理系博士Vishal M.Gohil领导。其他合著者来自德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心和波士顿麻省总医院。

Barth综合征的心脏缺陷

Barth综合征是一种罕见的遗传病，几乎只发生在男孩身上。受影响的儿童从小就患有心脏和肌肉无力。在这种使人衰弱的疾病中，患者无法进行日常活动，如步行和跑步。

患有Barth综合征的人有一种基因缺陷，会干扰他们身体产生心磷脂的能力。顾名思义，心磷脂大量存在于心脏肌肉中。

在肌肉细胞中，心磷脂存在于线粒体中，它们从我们吃的食物中产生生物能量。心磷脂和其他脂质构成线粒体的膜“皮肤”，但心磷脂似乎是一个特别重要的组成部分。缺乏心磷脂会破坏线粒体以三磷酸腺苷（ATP）形式产生能量的能力。

心磷脂、能量和钙之间的联系

当细胞需要能量爆发时，它们利用钙作为信号，促使线粒体加速能量生产。钙离子通过线粒体膜上的一个特殊通道进入线粒体。由于钙通道与心磷脂和其他脂质存在于同一个膜中，Gohil和他的团队想知道脂质对通道有什么影响。

“我们知道这个通道位于线粒体膜上，所以我们问，膜中的脂质会影响这个通道的功能吗？”Gohil说。

面包酵母有助于研究Barth综合征的能量生成

Gohil实验室之前已经找到了一种方法，使酵母线粒体缺乏各种脂类，包括心磷脂。酵母菌的线粒体在许多方面与人类的线粒体非常相似，但它们缺乏钙通道。

该研究的主要作者、Gohil实验室的研究生Sagnika Ghosh对酵母线粒体进行了基因改造，使其包含人体钙通道。然后，她检查了当细胞膜的脂质成分发生变化时，钙转运会发生什么变化。

Gohil说：“我们发现在含有低量心磷脂的线粒体膜中，比如在Barth综合征患者中看到的数量，钙通道并不稳定。”

患者样本中的确认

接下来，研究小组从Barth综合征患者身上获取细胞和心脏组织样本。证实了他们在酵母实验中看到的情况也发生在病人的样本中。由于线粒体钙通道不稳定，Barth综合征患者的线粒体对钙的通透性比健康细胞低得多。

因此，当病人的细胞需要能量爆发时，向线粒体发送钙信号可能不会像在健康细胞中那样增加能量的产生。

“从一个基本的科学问题开始，我们的工作发现了一个与人类健康有关的现象，”Gohil说。“在这种遗传性疾病中，钙摄取的缺陷反过来会影响能量的产生。我们在酵母中观察到的情况在人类细胞中也是如此。”

下一步是什么？

Gohil的实验室最近从Barth综合征基金会获得了研究资金，以进一步调查这些发现。研究小组将使用Barth综合征患者细胞来描述钙信号在疾病症状中的作用。

原文检索：An essential role for cardiolipin in the stability and function of the mitochondrial calcium uniporter

（生物通：伍松）