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这些不得不看的关于心脏的最新研究进展

日期:2019-05-15 18:08:31 来源: 生物谷 点击:

从一出生开始,我们的心脏就会不同的跳动,负责将血液泵向全身,从而为全身各个器官组织提供营养和氧气,带走废物及二氧化碳,直到我们生命的尽头。因此,心脏对于我们的生命至关重要。如此重要的一个器官,当然会吸引大量的科学家对其进行研究因此小编在本文中为大家盘点了关于心脏的最新研究进展,以期增加大家对心脏的了解和认识。

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【1】JCI insights:心脏如何与脂肪细胞交谈

DOI: 10.1172/jci.insight.123848

就像通过邮件或通过蜂窝网络发送文本一样,心脏可以生成长途穿越身体的信息。 Temple大学(LKSOM)Lewis Katz医学院的科学家们进行的一项新研究显示,这些信息最终会传播到脂肪细胞。“人们怀疑心脏直接与脂肪交流的能力,但我们的研究首次提供心脏和脂肪组织之间的串扰证据,这种相互作用受酶,G蛋白偶联受体激酶2(GRK2)调节,”这项研究结果可能对调节心力衰竭患者的体重增加产生影响,这种疾病在心脏无法再有效地将血液泵入体内时就会出现。Koch博士及其同事在5月16日在线发表的JCI Insight期刊上发表的突破性论文表明,心脏依赖于心脏特异性信使,即信号酶GRK2,将有关代谢的信息传递给脂肪细胞。

研究人员对小鼠进行了研究,其中GRK2活性受到抑制。当喂食高脂肪饮食时,GRK2抑制的小鼠比具有正常GRK2表达的同窝小鼠积累的脂肪显着更多。在GRK2在心脏中过表达的小鼠中重复该实验,模拟人类心力衰竭中发生的GRK2的增加。当给予高脂肪饮食时,与正常的同窝仔相比,这些小鼠的体重减轻了。使用复杂的代谢组学,一种研究与细胞过程相关的代谢物的方法,Koch博士的团队发现GRK2信号传导特异性地改变了心脏中的支链氨基酸(BCAA)和内源性大麻素代谢。在高脂肪饮食中过表达GRK2的小鼠具有与GRK2抑制的小鼠和正常动物不同的代谢物谱。

【2】Sci Signal:要想心脏健康?两种特殊蛋白必不可少!

DOI: 10.1126/scisignal.aau9685

近日,一项刊登在国际杂志Science Signaling上的研究报告中,来自国立卫生研究院等机构的科学家们通过对小鼠进行研究发现,结合在应激激素上的两种蛋白或能互相协作来维持心脏的健康,这两种蛋白均为应激激素受体,分别为糖皮质激素受体(GR)和盐皮质激素受体(MR),二者能够协调行动来保持心脏的健康,当两种受体之间的信号失衡时就会引发小鼠患心脏疾病。

这项研究中,研究人员在实验室中对缺失心脏GR的小鼠进行检测,这些动物会自发性地出现心脏扩张,从而引发心力衰竭和死亡,当研究者制造出缺失心脏MR的小鼠时他们发现,这些小鼠的心脏功能表现正常。研究者想知道如果心脏组织中这两种受体都缺失后会出现什么状况,因此他们制造了缺失GR和MR的小鼠,他们推测,这种双突变的小鼠会表现出相同或与缺失GR小鼠一样更加严重的心脏问题。

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研究者Oakley说道,让我们惊讶的是,这种双突变的小鼠心脏竟然对心脏病产生了耐受特性,那么这种小鼠为何会保护自身抵御心脏病发生呢,研究者发现,这些双突变小鼠并不会存在引发心力衰竭的基因改变(与缺失GR的小鼠一样),同时还会表现出保护心脏的基因功能,尽管这些小鼠的心脏功能正常,但相比缺失MR的小鼠而言其心脏表现出略微扩张的特性。

最后研究者推测,由于GR和MR会互相协作维持心脏的健康,因此后期我们还将深入研究开发新型药物来同时对这两种受体发挥作用,从而有效帮助改善心脏病患者的心脏功能,并有效预防其后期心脏病发作的可能性。

【3】Commun Biol:矮个人群肺脏功能降低会提高患心脏病的风险

DOI: 10.1038/s42003-019-0361-2

来自伦敦玛丽女王大学的研究人员领导的一项研究结果发现,较短身材和较高的心脏病风险之间的关联主要归因于我们的肺脏。在发表在《Communications Biology》杂志上的这项研究中,研究人员检测了已知与成人身高有关的人类基因组中的800多个位点,并且还评估了数据表明较低的身高会增加患2型糖尿病和冠心病的风险。

作者发现,一旦个体的体重指数被考虑在内,高血压和2型糖尿病风险之间没有因果关系,但身高和心脏病风险之间却存在明显的因果关系。该研究调查了许多传统的心脏病危险因素,包括胆固醇,甘油三酯,血压,脂肪百分比和社会经济参数,包括教育和收入,但结果表明它们只占高度对心脏影响的很小一部分。我们的肺功能占了这种效应的大部分。

来自伦敦玛丽女王大学的Panos Deloukas教授表示,“身高较矮的个人可以考虑经常锻炼和避免久坐的生活方式和戒掉吸烟的习惯,以减少患心脏病的风险,正如我们所展示的那样本研究中,较矮身高对心脏病风险的影响是由肺功能介导的。“我们的研究结果和对这种性质的进一步研究,有助于促进健康的生活方式,特别是可以改善肺功能的身体活动。”

【4】JACC:雪上加霜!肺部疾病会显著增加心脏疾病风险

DOI: 10.1016/j.jacc.2018.11.063

一项最新研究表明患有一些常见肺部疾病的人出现心脏病以及其他主要心脏问题的风险更高。

来自曼彻斯特大学和阿斯顿大学医学院的心脏和肺健康医生团队发现患有哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD)和肺纤维化的病人更可能患上以及死于心脏病和心力衰竭。这项研究涉及100000名西北英格兰的肺病患者,随访时间长达14年,相关研究成果于近日发表在《Journal of the American College of Cardiology》上。这些增加的风险还不包括其他如糖尿病和高血压导致的风险。

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尽管存在这种联系,研究人员发现肺病患者接受心脏搭桥手术或血管成形术的可能性更低。该研究第一作者、阿斯顿医学院ACALM研究小组的Paul Carter博士说道:“最令人惊讶的发现是哮喘、肺纤维化和COPD患者患冠心病的风险分别上升了50%、60%和70%。此外,患有COPD的患者发生心衰的风险增加了一倍。”

阿斯顿医学院ACALM研究小组组长Rahul Potluri博士表示:“尽管肺病患者心脏疾病风险增加,但是他们接受心脏疾病治疗的可能性更低。可能的原因包括由于症状相似造成诊断困难,肺病患者接受心脏疾病治疗出现并发症的风险较高。当然还需要更多的工作更详细地调查这个现象并找出解决办法。”

【5】J Aging Health:养孩子越多,父母的心脏病风险越高

DOI: 10.1177/0898264319831512

根据夏威夷大学Myron B. Thompson社会工作学院的公共卫生专家的一项最新发现,和只有1或者2个孩子的父母相比,有5个或者更多孩子的父母面临着更高的心脏病风险。这项研究由公共卫生研究项目办公室最近的博士毕业生Sara Hipp领导,分析了约25000名50岁或者年龄更大的参与者的数据,相关研究结果发表在《Journal of Aging and Health》上。

Hipp及其同事发现30%的生养了5个或者更多孩子的父母出现了心脏疾病,比如冠心病、心绞痛或充血性心力衰竭。而那些有1或者2个孩子的父母出现这些情况的比例仅为22%,而没有孩子的父母仅为21%。所有的参与者中有1/4的人表示他们在过去两年里有医生告知他们患上了心脏疾病。

“我们的数据表明无论男女,孩子的数量越多,心脏疾病风险越高。”Hipp说道。而当研究人员校正了其他可能影响心脏疾病的因素后这种趋势仍然存在。

“这项研究很重要,因为它是一项大型的综合分析,不仅证明了过去几个小型研究的结果,还有了新发现,找到了男性养孩子和心脏疾病之间的关系。”公共卫生学院生物统计学助理教授Yan Yan Wu说道。

【6】Science:意外!甲状腺激素让我们失去心脏再生能力

DOI:10.1126/science.aar2038.

尽管在美国每年发生的73.5万起心脏病发作中,大多数患者都存活了下来,但是与体内许多其他细胞不同的是,心脏细胞一旦遭受损伤,就不能够再生。在一项新的研究中,来自美国、澳大利亚和法国的研究人员发现,这个问题可追溯到我们最早的哺乳动物祖先,这些哺乳动物祖先可能失去了再生心脏组织的能力来换取温血状态(endothermy,也译作温血性),这是一场浮士德式的进化交易,它开启了哺乳动物时代,但却让现代人在心脏病发作后容易受到无法弥补的组织损伤。相关研究结果于2019年3月7日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Evidence for hormonal control of heart regenerative capacity during endothermy acquisition”。

甲状腺产生一对经过充分研究的激素,已知这些激素可调节体温、代谢率和正常的心脏功能。鉴于这些激素在促进热量产生以维持体温方面发挥着关键作用,因此它们被认为是从冷血到温血的进化过渡背后的驱动力。但是,这项新的研究表明,这些激素也有助于关闭心脏细胞分裂,从而阻止心脏组织在遭受损伤后自行修复。这一发现首次证实甲状腺激素、心脏发育和修复以及温血进化之间的关联性。

Huang团队采用一种多物种方法,比较了41种不同脊椎动物物种中的心脏细胞“倍性(ploidy)”---细胞中每对染色体的拷贝数。倍性与细胞分裂和复制的能力密切相关。事实上,所有活跃分裂的动物细胞都是二倍体,每对染色体仅有一对,在每对染色体中,一个来自母本,另一个来自父本。相反,多倍体细胞含有每对染色体的多个拷贝并且通常不能分裂。这种比较方法揭示了倍性与体温之间存在明显的关联性。冷血动物---鱼类、两栖动物和爬行动物---的心脏细胞主要是二倍体,并通过加快细胞分裂对心脏损伤作出反应。温血哺乳动物的心脏细胞主要是多倍体,而且实验室实验证实这些细胞很少因心脏损伤而发生分裂。

在子宫中,小鼠具有二倍体心脏细胞,它们定期复制以产生新的心脏组织。但是,新生小鼠的心脏细胞经历快速多倍化并失去分裂的能力---这些事件与循环甲状腺激素增加50多倍相吻合。实验表明,这些事件不仅仅是巧合。当这些研究人员给新生小鼠注射了一种阻断甲状腺激素受体的药物并在两周后检查了它们的心脏时,他们发现二倍体心肌细胞的分裂次数是未接受药物治疗的小鼠的四倍。当施用一种阻止甲状腺激素产生的不同药物时,他们观察到类似的结果。

这些研究人员还培育出基因工程小鼠,它们的心脏细胞缺乏功能性的甲状腺激素受体,这使得它们的心脏发育不受甲状腺激素的影响。与正常小鼠不同的是,他们发现这些突变小鼠具有显著数量的活跃分裂的二倍体心脏细胞。此外,当他们限制血液流向心脏---这种情况通常会对心脏组织造成永久性损伤---时,他们观察到与正常小鼠相比,心脏细胞分裂数增加10倍,瘢痕组织减少了62%。与此同时,超声心动图显示,在遭受损伤后心脏功能比正常小鼠提高11%。

与小鼠和其他哺乳动物形成鲜明对比的是,成年斑马鱼的循环甲状腺激素水平相对较低。这让Huang想知道,增加甲状腺激素的水平是否会关闭这种让斑马鱼心脏具有较强弹性的自我修复机制。这些研究人员在斑马鱼水箱中将甲状腺激素添加到水中,然后通过手术切除一部分心脏并为斑马鱼提供充足的恢复时间。在正常情况下,斑马鱼能够在几周内完全修复这种损伤。但是,在较高的甲状腺激素环境中饲养的斑马鱼的心脏细胞分裂减少了45%,多倍体心脏细胞显著增加,受伤后心脏组织具有明显的瘢痕组织形成。就像哺乳动物一样,甲状腺激素导致斑马鱼的心脏再生受损。

【7】J Phy:多重机制导致肥厚型心脏病的发生

DOI: 10.1113/JP277333

肥厚型心肌病会在剧烈运动中意外的发生,并且有致病的风险。根据最近发表的一项研究,研究人员认为,多达300种突变可以单独导致心脏扩大,使其易受压力。

该研究和之前在eLife发表的一项研究检查了肌球蛋白中的两个突变,肌球蛋白是一种杠杆形肌肉蛋白,可以产生收缩心肌组织的力量。但突变略微改变了氨基酸链的组成,这也改变了蛋白质的形状及其性能。eLife研究观察了肌球蛋白中的一种名为K146N的突变(突变名称来源于受影响的氨基酸残基的名称及其在肌球蛋白中的改变方式)。对具有这种突变的果蝇肌肉的研究支持了“增加的收缩性假设”,其提出心脏在收缩状态下比在放松状态下花费更多时间。

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通常,当肌球蛋白的细丝吸收能量时,它们与蛋白质肌动蛋白的细丝结合并向后弯曲,拉动肌动蛋白丝并收缩肌肉。“我们对K146N的结果表明肌球蛋白与肌动蛋白的结合时间比通常更长,考虑到数百个这些肌球蛋白分子一直这样做,如果它们保持更长时间,那么在任何给定的时间你都会有更多的肌球蛋白结合在一起并且拉扯在一起。这样可以给你更大的力量。”

但是最近在《Journal of Physiology》杂志上发表的研究对R249Q突变进行了研究,发现了一个几乎相反的结果。具有R249Q突变的果蝇肌肉通常产生较不严重的疾病形式,产生较少的力,较少的工作和较少的功率。作者称,这一结果表明,在心脏中,这种突变不太可能导致收缩性增加 - 但它产生了类似的结果。

【8】Sci Trans Med:新研究揭示衰老与心脏衰竭之间的内在联系

DOI: 10.1126/scitranslmed.aau8680

由马萨诸塞州综合医院(MGH)研究人员领导的研究小组发现,重要信号通路的活性随着衰老和心力衰竭而增加。在他们发表在《Science Translational Medicine》杂志上的文章中,他们描述了来自人类和动物模型的证据,即活化素II型受体(ActRII)活性增加与心力衰竭恶化相关,并且抑制ActRII可以改善小鼠模型中的心脏功能。他们的研究结果表明ActRII途径在衰老与心脏病之间的交叉中起着重要作用,并且抑制它可以为心力衰竭提供急需的新治疗策略。

ActRII途径是一种复杂的途径,其中多种循环蛋白与ActRII受体结合,引发对从肌肉生长到繁殖的功能重要的分子信号。它在衰老和心力衰竭中的潜在作用一直存在争议,因为一些ActRII配体 - 与受体结合的分子 - 的水平已经发现随着衰老而降低,而其他的则增加。 MGH领导的研究小组研究了主要的ActRII配体和整体途径激活的其他生物标志物的水平,并在人类患者和心力衰竭小鼠模型中发现了ActRII活性在衰老和心力衰竭中增加的证据。

另外的实验发现,与年轻小鼠相比,老年小鼠中信号分子活化素A的水平高3倍,并且增加循环活化素A水平导致年轻小鼠的心脏功能障碍。相反,ActRII抑制改善了几种心力衰竭小鼠模型的心脏功能。研究人员还发现,增加的ActRII信号传导导致SERCA2a的分解,SERCA2a是一种参与心脏功能调节的关键蛋白,已知其在衰老和心力衰竭中都会下降。

“以前的研究表明,增加SERCA2a水平可以改善衰竭心脏的功能,”哈佛医学院医学讲师Roh说。 “根据我们的研究结果,我们认为ActRII信号过度激活导致心肌中SERCA2a的分解增加,并且抑制ActRII可能为失败的心脏中提高SERCA2a蛋白水平提供新的策略。”事实上,通过使用目前正在人体中测试的几种ActRII抑制剂用于其他适应症,研究人员发现在心力衰竭的动物模型中抑制该途径显着增加了衰竭心脏的功能。

【9】BMJ:睾酮水平过高对心脏健康的影响

DOI: 10.1136/bmj.l476

研究人员今天发表的一项研究发现,具有高睾丸激素水平的遗传倾向可能在男性主要心脏问题的发展中发挥作用,如血栓和心力衰竭。这些发现也可能对服用睾酮补充剂以提高能量水平和性欲的男性产生影响。

由纽约城市大学公共卫生与健康政策研究生院和香港大学的Mary Schooling教授领导的国际研究团队开始评估内源性睾酮对主要血栓,心力衰竭的影响,和心脏病发作。他们使用一种名为孟德尔随机化的技术,分析了大型基因组研究和英国生物银行数据库中近400,000名男性和女性的睾丸激素水平及其与血栓(血栓栓塞),心力衰竭和心脏病发作(心肌梗死)的相关性的遗传变异。

以这种方式分析遗传信息避免了一些困扰传统观察研究的问题,使得结果不易发生无法测量(混淆)的因素,因此更可能是可靠的。研究人员发现,在男性中,内源性睾酮与血栓和心力衰竭的风险较高有关,但与心脏病无关。在验证研究中,内源性睾酮也与较高的心脏病发作风险相关。女性协会不太明显。

【10】Nature重磅:基因疗法促进心脏再生

DOI: 10.1038/s41586-019-1191-6

来自伦敦国王学院的研究人员发现,一种疗法可以诱导心脏病发作后的心脏细胞再生。目前,当一个病人心脏病发作后幸存下来,他们的心脏会留下永久性的结构性损伤,形成疤痕,这可能导致未来的心力衰竭。与鱼类和蝾螈形成鲜明对比的是,蝾螈的心脏能在一生中再生。

图片来源:Nature

在近日发表在《Nature》杂志上的这项研究中,研究团队将一小段名为microRNA-199的基因材料植入猪的心脏。这段基因可以在猪发生心肌梗死一个月后,促进其心功能几乎完全恢复。研究报告的主要撰写者、伦敦国王学院的Mauro Giacca教授说:"这对这一领域来说是一个非常激动人心的时刻。在用干细胞再生心脏的多次尝试都失败之后,我们第一次在大型动物身上看到了真正的心脏修复。"

这是第一次证明心脏再生可以通过使用一种有效的基因药物来实现,这种药物可以刺激大型动物的心脏再生,就像人类的心脏解剖和生理一样。



(责任编辑:lgh)

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