心脏再生又前进了一步：心肌梗死后疤痕消失术

小鼠心肌梗死后能量代谢的重编程可恢复心功能。

　　

出生后，人类的心脏几乎完全失去了再生能力。因此，心肌的损伤，例如心脏病发作，通常会导致成人永久性的功能丧失。马克斯·普朗克心肺研究所的科学家们现在首次在小鼠身上证明，心肌细胞能量代谢的变化可以使心脏再生。因此，在动物身上，心脏病发作后心脏功能可以在很大程度上恢复。这项研究是开创性的，可能会带来全新的治疗方法。

在出生后不久，人类的心脏在受到损伤的情况下基本上失去了自我修复的能力。因此，心肌损伤或疾病会导致永久性损伤和心脏功能下降。再生能力的丧失，除其他原因外，是由于出生后心肌细胞分裂能力的丧失。与此同时，心脏细胞的能量代谢也发生了根本性的变化:心肌细胞现在主要从脂肪中获取能量，而不是从糖酵解中获取能量。这种形式的能量生产被称为脂肪酸氧化。

德国巴特瑙海姆马克斯普朗克心肺研究所所长Thomas Braun领导的研究小组开始寻找促进心脏再生的新方法:“众所周知，能够再生心脏的动物物种主要使用糖和糖酵解作为心肌细胞的燃料。人类心脏在发育的早期阶段也主要使用糖酵解，但随后转向脂肪酸氧化，因为它可以产生更多的能量，”该研究的作者Xiang Li 和Xuejun Yuan解释说。“随着出生后能量产生的转换，许多基因的活性发生了变化，细胞分裂活性丧失。来自能量生产的单个代谢物对调节基因活动的酶的活性也具有重要的功能。因此，我们希望通过重新编程能量代谢来触发基因活动的变化，从而恢复心肌细胞的细胞分裂能力。”

脂肪酸氧化失活基因

为了做到这一点，马克斯普朗克的研究人员首先灭活了小鼠体内一种叫做Cpt1b的基因，这种基因对脂肪酸氧化至关重要。“然后我们观察到这些小鼠的心脏又开始生长了，”李解释说。在实验过程中，这些小鼠心脏中的细胞数量几乎翻了一番。下一步，研究人员在Cpt1b被关闭的小鼠身上引发了心脏病发作。在选择的方法中，在心脏缺乏血流的阶段之后是再灌注阶段，在这个阶段，心脏再次被含氧血液冲洗。Yuan解释说:“这个模型与心脏病患者的心脏由于冠状动脉闭塞而被植入支架进行治疗相媲美。”

效果令人印象深刻:几周后，心肌中常见的疤痕几乎不明显，没有Cpt1b的动物的收缩力几乎恢复到梗死前的水平。

恢复再生能力

在进一步的研究中，科学家们能够破译潜在的机制:“在具有失活基因的小鼠的心肌细胞中，我们发现α -酮戊二酸水平增加了20倍。这种高水平的代谢物导致KDM5酶活性显著增加，”Braun解释说。这种酶是一种所谓的组蛋白去甲基化酶，它可以从组蛋白中去除甲基，从而降低各种基因的活性。基因活动的变化导致心肌细胞变得不成熟，从而重新获得再生能力。

Braun认为这项研究是一个真正的突破:“通过对新陈代谢进行重新编程，我们使心肌细胞的数量增加了一倍，并且在梗塞后，心脏功能几乎完全恢复。此外，原则上可以通过药物阻断CPT1B酶(CPT1B的基因产物)的活性。开发一种可用于影响CPT1B酶活性的抑制剂是开发一种最终可能用于人类的治疗方法的下一步。然而，在可靠的人类治疗成为可能之前，我们还有很长的路要走。基础研究新发现的实施是漫长而昂贵的，而且往往伴随着许多意想不到的问题。尽管如此，我们有信心在未来能够通过治疗刺激心脏的再生能力。”