心脏之谜被解开:科学家发现心脏炎症的惊人来源

拉拉康康 2024-09-10 21:13:03

缺血性心脏病可能导致心脏病发作后心力衰竭,这是由于心脏边界区意外发炎所致。新研究表明,针对这种炎症可能有助于预防心力衰竭。

梗塞心脏边缘区域的聚集性干扰素反应(粉色)。图片来源:加州大学圣地亚哥分校

加州大学圣地亚哥分校的研究人员在心脏病发作后发现了心脏边界区的一种新炎症机制,这种机制是由应激的心肌细胞驱动的。这一发现可能带来旨在通过针对机械应力、DNA感应和 IFN 信号传导来预防心力衰竭的新疗法。

缺血性心脏病是全球范围内导致死亡的主要原因。它通常始于心脏病发作或心肌梗塞 (MI),在此期间,部分心肌因无法从冠状动脉获得足够的血液而死亡。这种情况会引发剧烈的炎症,改变心壁结构,并最终导致心力衰竭。

抗炎药在预防心力衰竭方面效果惊人地差。因此,它们并不是心肌梗死后护理的常规组成部分。然而,最有效的分子和细胞炎症靶点可能尚未被发现。

发现新的炎症机制

在2024年8月28日的《自然》杂志上,加州大学圣地亚哥分校生物工程与医学副教授、Sulpizio心血管中心心脏病专家Kevin King博士实验室的研究人员报告了一种新的心脏炎症机制,这种机制可能扩大治疗机会,以防止心脏病发作发展为心力衰竭。

心肌梗死后的炎症通常归因于中性粒细胞和巨噬细胞等专业免疫细胞,它们会渗入梗塞的心脏并对死亡细胞碎片中的分子作出反应。因此,当研究小组发现促炎性“I 型干扰素 (IFN) 反应”被激活时,他们感到很惊讶,这种反应不是在免疫细胞聚集的梗塞区,而是在梗塞周围的边界区。

边界区是梗塞心脏中一个令人着迷但研究不足的区域。这是幸存的心肌细胞在与濒死的邻近细胞断开连接后试图稳定甚至增殖的地方。不幸的是,边界区已被证明是一个难以研究的区域,因为它不容易与心脏的其他部分分离。研究人员利用他们最近报道的基于单细胞 RNAseq 和空间转录组学的方法克服了这一障碍,其中边界区的细胞是根据其基因表达模式来识别的。

心肌细胞是炎症的关键引发者

为了确定哪种细胞类型会引发边界区炎症,研究小组创建了一个条件性基因敲除小鼠库,每种小鼠都无法在不同细胞类型中启动 IFN 信号。令他们惊讶的是,心肌细胞(称为心肌细胞)成为边界区 IFN 信号的主要启动者。他们发现,边界区中受到机械压力的心肌细胞经常发生核膜破裂,这导致核 DNA 逃逸并被细胞浆 DNA 传感器感应,从而激活 IFN 信号。这反过来又导致心壁机械性变弱,使其容易扩张、变薄和破裂,从而为研究小组之前报告的观察结果提供了机制解释,即缺乏 IFN 反应的小鼠在 MI 后表现出更好的存活率。

“在医院里,我们每天都要照顾心脏病和心力衰竭患者。”研究资深作者、加州大学圣地亚哥分校 Shu Chien Gene Lay 生物工程系和心脏病学系的 King 博士说:“寻找可能预防心力衰竭发展的 MI 新治疗靶点非常重要。”

尽管仍存在许多问题,但新报告的研究结果表明,限制边界区的机械应力、抑制 DNA 感应和阻止 I 型 IFN 信号传导可能为患者避免心肌梗死后发生心力衰竭提供新的机会。

参考文献:“损伤边界区的空间聚集型 I 型干扰素反应”,作者:VK Ninh、DM Calcagno、JD Yu、B. Zhang、N. Taghdiri、R. Sehgal、JM Mesfin、CJ Chen、K. Kalhor、A. Toomu、JM Duran、E. Adler、J. Hu、K. Zhang、KL Christman、Z. Fu、B. Bintu 和 KR King,2024 年 8 月 28 日,《自然》。DOI:10.1038/s41586-024-07806-1

这项研究的资金支持部分来自 NIH DP2 新创新者奖。

来源:加州大学圣地亚哥分校

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