心脏核以再生为代价关闭压力之门

您可能会忽略新闻以抑制压力和焦虑，但这样做的后果自负。匹兹堡大学(Pitt)和匹兹堡大学医学院(UPMC)的一项新研究揭示了心脏肌肉细胞的类似情况。

核孔复合物形成进入细胞内部密室的纳米级通道，对于生物分子的运输至关重要。对小鼠进行的新研究表明，随着心肌细胞的成熟，核孔的数量会大幅减少。这减少了蛋白质向细胞核的输入，从而减少了对压力的不利重塑并改善了心脏功能。高血压等压力因素会改变心肌细胞的遗传通路，导致结构重塑，这是心力衰竭的主要原因。不幸的是，这种巧妙的保护策略在再生方面适得其反。

该研究的资深作者BernhardKühn医学博士、儿科教授、UPMC儿科心脏再生和治疗研究所所长以及McGowan再生医学研究所成员说：“我们对保护作用的强度感到惊讶高血压小鼠核孔减少的影响。然而，较少的沟通途径也会限制有益的信号，例如那些促进再生的信号。”

科学家们证明，虽然关闭来自环境的破坏性信号的大门可能会保护心肌免受压力引起的损伤，但它也可以通过阻断促进再生的信号来防止成年心脏细胞更新。

皮肤、骨骼和其他人体组织中的细胞在受伤后仍保留着自我分裂和自我修复的能力，甚至到了老年。但是心肌细胞一旦成年就不会分裂。Kühn与匹兹堡大学的科学家、医学和生物工程副教授YangLiu博士以及细胞生物学和病理学副教授兼生物成像中心副主任DonnaStolz博士合作，分析核孔以寻求理解为什么成人心脏细胞无法再生。

“核包膜是一个不可渗透的层，像高速公路上的沥青一样保护原子核，”Kühn说。“就像这种沥青中的检修孔一样，核孔是允许信息穿过屏障进入核的通道。”

DonnaStolz，博士，匹兹堡大学细胞生物学和病理学副教授兼生物成像中心副主任

超分辨率显微镜使刘能够计算胎儿和成年小鼠心脏细胞中的核孔数量。她发现毛孔数量在整个发育过程中减少了63%。Stolz使用电子显微镜来验证核孔密度在心脏细胞发育过程中会降低。

Kühn团队的早期工作表明，Laminb2是一种在新生小鼠中高度表达并且对心肌细胞再生至关重要的基因，随着年龄的增长而下降。在这项新研究中，该团队表明，抑制小鼠的Laminb2会减少核孔的数量。在这些小鼠中，信号蛋白向细胞核的转运和基因表达减少，表明随着年龄的增长，交流减少可能会导致心肌细胞再生能力下降。

“这些发现表明，核孔的数量控制着信息流入细胞核，”Kühn解释说。“随着心脏细胞的成熟和核孔的减少，进入细胞核的信息越来越少。”

研究人员还观察到，经过改造以表达较少核孔的高血压小鼠模型显示，参与有害心肌重塑的遗传通路调节减少。这些小鼠比对照小鼠具有更好的心脏功能和更长的寿命。

“这篇论文解释了为什么成年心脏不能自我再生，但新生小鼠和人类的心脏可以，”Kühn说。“这些发现是对心脏如何随年龄发育以及它如何进化以应对压力的基本理解的重要进展。”

该研究的局限性在于缺乏量化倍性的技术——一个细胞中染色体组的数量——以及同一核中核孔的数量。Kühn的早期研究表明，抑制Laminb2表达会增加多倍体细胞核的形成。多倍体是否影响核孔的数量仍有待发现。