一种可以帮助化疗患者预防心脏损伤的酶

随着化疗越来越有效，有越来越多的癌症幸存者。但不幸的是，许多幸存者现在都有心力衰竭的问题，这导致了一个叫做心脏肿瘤学的领域的兴起。该领域以前的大多数研究都集中在化疗药物破坏心脏细胞线粒体的机制上。

近日，伊利诺伊大学芝加哥分校的一个研究小组已经确定了一个过程，通过这个过程，酶可以帮助化疗患者预防心脏损伤。这种酶通常存在于细胞的线粒体中，但当某些类型的化疗药物对心脏细胞施加压力时，这种酶就会进入细胞核，在那里它们能够保持细胞的活力。

伊利诺伊大学芝加哥分校的科学家们已经确定了一个过程，通过这个过程，酶可以帮助防止化疗患者的心脏损伤。这种酶通常存在于细胞的线粒体中，但当某些类型的化疗药物对心脏细胞施加压力时，这种酶就会进入细胞核，在那里它们能够保持细胞的活力。这篇题为“线粒体脱氢酶的核易位作为一种适应性心脏保护机制”的论文发表在《Nature Communications》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。蒽环类药物诱导的心脏毒性是由严重的线粒体损伤介导的，但心肌细胞对这种损伤的适应性反应机制尚不清楚，”研究人员写道。“我们观察到，在人类诱导的多能干细胞衍生的心肌细胞和体内，选择性线粒体三羧酸(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。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。这种保护作用是通过两种平行途径介导的: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程度反映了线粒体损伤与线粒体脱氢酶核池发起的保护反应之间的平衡。“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，可以用来减轻心肌细胞损伤。”

“随着化疗变得越来越有效，我们有了更多的癌症幸存者。但可悲的是，许多幸存者现在都有心力衰竭的问题，”共同通讯作者、药理学和医学助理教授Sang ching Ong博士解释说。

心脏肿瘤学的兴起

这导致了心脏肿瘤学领域的兴起。该领域以前的大多数研究都集中在化疗药物破坏心脏细胞线粒体的机制上。这个研究小组感兴趣的是从另一个角度研究:为什么有些病人的心脏没有受到损伤?它们的细胞有什么特殊的东西在保护它们吗?

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导致细胞损伤的原因还是保护细胞的手段，通讯作者之一Jalees Rehman博士解释说。“我们真的不知道事情会走向何方。”

为了找到答案，研究人员制造了不同版本的酶，这些酶可以专门进入细胞核，绕过线粒体。他们发现，这种重新安置强化了细胞，使它们得以存活。他们证明了这一过程在人类干细胞产生的心脏细胞和接受化疗的老鼠身上都起作用。

“这似乎是一种新的机制，通过这种机制，心脏细胞可以保护自己免受化疗的伤害，”Rehman说，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通过将线粒体中的酶转移到细胞核中来充分保护自己免受化疗的影响。医生可以从病人身上抽血，从血液细胞中制造干细胞，然后用这些个性化的干细胞制造出与病人心脏细胞具有相同基因组成的心脏细胞。

Rehman说:“在实验室中评估化疗造成的损伤和酶从线粒体进入心脏细胞细胞核的运动将有助于确定患者对化疗的可能反应。”

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。

他们计划做更多的研究，看看这种方法是否有助于防止其他疾病造成的心脏损伤，比如高血压和心脏病发作，以及它是否对其他细胞也有效，比如血管细胞。

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