近日，中山大学中山医学院蔡卫斌团队和合作者发现，适度降低心率可通过改变心肌细胞的能量代谢模式，诱导心肌细胞增殖并促进心脏再生。相关研究发表于《细胞报告》。
人和哺乳动物心肌再生能力缺失以及心脏受损后强烈的纤维化反应，是心血管疾病治疗面临的瓶颈性问题。近十多年来，心脏再生领域已取得突破性进展，动摇了“哺乳动物心肌细胞是终末分化细胞”的学术论断。但大多数时候哺乳动物心肌再生能力依然十分有限，找到临床适用的、有效的诱导内源性心肌细胞增殖和心脏再生的可靠策略，仍是重大挑战。
在该研究中，蔡卫斌团队发现乳鼠与成年小鼠的心率与心肌增殖能力呈负相关。他们进一步对鼠源及人源心肌细胞进行临床常用降心率药物的干预，证实降低心肌细胞原有搏动频率的10%~20%，可诱导心肌细胞增殖。同时，他们还采用体外物理电刺激方式改变心肌细胞搏动，以排除药物自身药理作用的影响。
研究人员随后在3种心肌损伤模型中证实，适度降低心率可重启心肌细胞增殖进而促进损伤心脏的再生性修复。RNA-Seq结果提示，降低心率主要改变了心肌细胞的细胞周期以及与代谢相关基因的表达。
研究证实，降低心率主要上调了心肌细胞中Cyclin D1的表达，促进G1/S期转化，从而诱导心肌细胞重新进入细胞周期。进一步分析发现，降低心率使心肌细胞发生能量代谢重编程，即能量代谢需求降低，糖代谢相对增加。一方面，糖代谢酶发挥非酶活性促进细胞周期进程；另一方面，磷酸戊糖途径被激活，以满足增殖心肌细胞所需的生物合成代谢需求，共同促进心肌细胞增殖。
该研究揭示了心肌细胞持续节律性搏动、独特能量代谢模式及有限增殖能力这三大生物学特性的内在联系，即降低心肌细胞的搏动速率，可影响其能量代谢模式，进而促进心脏再生。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110468
原文链接：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2022/3/368762.shtm
