近日，中山大學中山醫學院蔡衛斌團隊和合作者發現，適度降低心率可通過改變心肌細胞的能量代謝模式，誘導心肌細胞增殖并促進心臟再生。相關研究發表于《細胞報告》。
人和哺乳動物心肌再生能力缺失以及心臟受損后強烈的纖維化反應，是心血管疾病治療面臨的瓶頸性問題。近十多年來，心臟再生領域已取得突破性進展，動搖了“哺乳動物心肌細胞是終末分化細胞”的學術論斷。但大多數時候哺乳動物心肌再生能力依然十分有限，找到臨床適用的、有效的誘導內源性心肌細胞增殖和心臟再生的可靠策略，仍是重大挑戰。
在該研究中，蔡衛斌團隊發現乳鼠與成年小鼠的心率與心肌增殖能力呈負相關。他們進一步對鼠源及人源心肌細胞進行臨床常用降心率藥物的干預，證實降低心肌細胞原有搏動頻率的10%~20%，可誘導心肌細胞增殖。同時，他們還采用體外物理電刺激方式改變心肌細胞搏動，以排除藥物自身藥理作用的影響。
研究人員隨后在3種心肌損傷模型中證實，適度降低心率可重啟心肌細胞增殖進而促進損傷心臟的再生性修復。RNA-Seq結果提示，降低心率主要改變了心肌細胞的細胞周期以及與代謝相關基因的表達。
研究證實，降低心率主要上調了心肌細胞中Cyclin D1的表達，促進G1/S期轉化，從而誘導心肌細胞重新進入細胞周期。進一步分析發現，降低心率使心肌細胞發生能量代謝重編程，即能量代謝需求降低，糖代謝相對增加。一方面，糖代謝酶發揮非酶活性促進細胞周期進程；另一方面，磷酸戊糖途徑被激活，以滿足增殖心肌細胞所需的生物合成代謝需求，共同促進心肌細胞增殖。
該研究揭示了心肌細胞持續節律性搏動、獨特能量代謝模式及有限增殖能力這三大生物學特性的內在聯系，即降低心肌細胞的搏動速率，可影響其能量代謝模式，進而促進心臟再生。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110468
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