蛋白质保护心脏细胞免受化疗损伤

伊利诺伊大学芝加哥分校的科学家们发现了一种酶可以帮助预防化疗患者心脏损伤的过程。这些酶通常存在于细胞的线粒体中，但是当心脏细胞受到某些类型化疗药物的压力时，这些酶就会进入细胞核，在那里它们能够保持细胞的活力。论文“线粒体脱氢酶核易位作为适应性心脏保护机制”发表在《自然通讯》上。

“化疗引起的心脏损伤仍然是癌症幸存者死亡的主要原因。蒽环类药物引起的心脏毒性是由严重的线粒体损伤介导的，但人们对心肌细胞对损伤适应性反应的机制知之甚少。我们观察到，在人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞和体内，选定的线粒体三羧酸(TCA)循环脱氢酶易位到细胞核，作为对蒽环类药物心脏毒性的适应性应激反应，”研究人员写道。

“核靶向线粒体脱氢酶的表达改变了核代谢环境，以维持其在体外和体内的功能。这种保护作用由两条平行途径介导：代谢物诱导的染色质可及性和AMP激酶(AMPK)信号传导。因此，化疗引起的心脏损伤的程度反映了线粒体损伤与线粒体脱氢酶核库引发的保护性反应之间的平衡。“我们的研究确定线粒体脱氢酶的核易位是一种内源性适应性机制，可用于减轻心肌细胞损伤。”

“随着化疗变得越来越有效，我们有更多的癌症幸存者。但悲惨的是，许多幸存者现在都患有心力衰竭问题，”共同资深作者、药理学和医学助理教授SangGingOng博士解释道。

心脏肿瘤学的兴起

这导致了心脏肿瘤学领域的兴起。该领域之前的大多数研究都集中在化疗药物损伤心脏细胞线粒体的机制上。该研究小组有兴趣从不同的角度进行研究：为什么有些患者的心脏能够逃脱损伤?他们的细胞有什么特殊的东西可以保护他们吗?

首先，研究小组发现，当心脏细胞受到化疗的压力时，线粒体酶会进入细胞核，这是一种不寻常的现象。但他们不知道这种运动是细胞损伤的原因还是细胞保护的手段，共同高级作者、本杰明·戈德堡教授、伊利诺伊大学芝加哥分校生物化学和分子遗传学系主任JaleesRehman博士解释道。

为了找到答案，研究人员生成了专门进入细胞核并绕过线粒体的酶版本。他们发现这种重新安置增强了细胞的强度，使它们保持活力。他们证明这一过程在人类干细胞产生的心脏细胞和接受化疗的小鼠中都有效。

“这似乎是心脏细胞可以防御化疗损伤的一种新机制，”雷曼指出，他也是伊利诺伊大学癌症中心的成员。

这一发现提出了新的临床可能性。医生可以对个别患者进行测试，看看由个性化干细胞产生的心脏细胞是否能够通过将酶从线粒体转移到细胞核中来充分保护自己免受化疗的影响。医生可以从患者身上抽取血液，从血细胞中制造干细胞，然后使用这些个性化干细胞来生成与患者心脏细胞具有相同基因组成的心脏细胞。

“在实验室中评估化疗造成的损伤以及酶从线粒体到心脏细胞核的运动将有助于确定患者对化疗的可能反应，”雷曼说。

对于保护不足的患者，可以通过增加酶的运动和对心脏细胞的保护来增强保护。

计划进行更多研究，看看这种方法是否有助于预防其他疾病(例如高血压和心脏病)造成的心脏损伤，以及它是否适用于其他细胞(例如血管中的细胞)。