减缓心脏衰老的途径

               

心血管疾病是世界范围内死亡的主要原因，部分原因是与年龄相关的心脏结构功能障碍。12月22日，加州大学圣地亚哥分校Adam Engler教授实验室的一组生物工程师在《Nature Aging》杂志上发表了一篇论文，帮助我们加深对心脏衰老的理解，并阐明了减缓心脏衰老的可能途径。

Natalie Kirkland博士是Engler实验室的博士后学者，也是这篇论文的第一作者，她用果蝇证明了Lamin C，一种负责维持心脏细胞核结构完整性的蛋白质，会随着果蝇年龄的增长而下降。这项研究发现，拉明蛋白的下降是果蝇心脏年龄诱导的结构重塑的原因，它可能是减缓甚至帮助逆转人类心脏衰老的潜在目标。

“我们的研究表明，年龄依赖性的核重塑在心功能中起着关键作用，”Kirkland说，“核形态可能是细胞和组织健康的标志，可以作为潜在治疗的目标。”

果蝇是一种相对快速和简单的模型，以确定人类研究感兴趣的心脏保存途径。Kirkland和这篇论文的合著者、生物工程本科四年级学生Scott Skalak对果蝇的心脏使用了一种显微解剖技术。然后保存心脏，用免疫荧光和共聚焦显微镜检查。

Kirkland说:“这就是我第一次观察到年老果蝇的细胞核缩小并变得更圆的原因。”

然后，研究小组通过原子力显微镜分割和测量核刚度来量化这种变化。他们发现，在自然衰老过程中，心肌细胞核会变硬;在进行基因分析后，研究人员发现核纤层蛋白（lamins）的表达随着果蝇年龄的增长而减少。

多亏了国家衰老研究所的合作者，该团队能够验证这些结果也适用于小鼠和灵长类动物。这表明，lamins的作用可能也适用于人类心脏衰老，这可能具有巨大的治疗价值，因为靶向lamin刺激通路可能有助于避免这种与心脏衰老相关的机械变化。

研究人员在研究中写道:“我们发现心脏转录因子在调节成人心脏收缩力方面的作用，并表明维持Lamin C和心脏转录因子的表达，可以防止年龄依赖性心脏衰退。我们的发现在老年非人类灵长类动物和小鼠中是保守的，这表明年龄依赖性的核重塑是导致心脏功能障碍的主要机制。”

未来的研究将探索为什么层蛋白会随着年龄的增长而丢失，以及维持某些心脏基因的表达如何改善心脏功能和寿命。

对Skalak来说，这段经历帮助他坚定了在2023年毕业后申请生物工程博士学位的决定。他了解到计划和沟通对研究过程的重要性，以及各种分子生物学技能。

Skalak说:“在我参与实验室和这个项目的最初几周和几个月里，我帮助柯克兰博士，同时完善我学到的新技能。这些技能包括果蝇的饲养和护理、免疫荧光、果蝇的显微解剖和共聚焦显微镜。随着时间的推移，我掌握了新的技能，特别是果蝇解剖，这使我能够独立地进行新的实验。这使我有机会在2022年初进行修改论文所需的实验。”