心血管疾病是世界范圍內(nèi)死亡的主要原因，部分原因是與年齡相關(guān)的心臟結(jié)構(gòu)功能障礙。12月22日，加州大學(xué)圣地亞哥分校Adam Engler教授實(shí)驗(yàn)室的一組生物工程師在《Nature Aging》雜志上發(fā)表了一篇論文，幫助我們加深對心臟衰老的理解，并闡明了減緩心臟衰老的可能途徑。

Natalie Kirkland博士是Engler實(shí)驗(yàn)室的博士后學(xué)者，也是這篇論文的第一作者，她用果蠅證明了Lamin C，一種負(fù)責(zé)維持心臟細(xì)胞核結(jié)構(gòu)完整性的蛋白質(zhì)，會隨著果蠅年齡的增長而下降。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，拉明蛋白的下降是果蠅心臟年齡誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)重塑的原因，它可能是減緩甚至幫助逆轉(zhuǎn)人類心臟衰老的潛在目標(biāo)。

“我們的研究表明，年齡依賴性的核重塑在心功能中起著關(guān)鍵作用，”Kirkland說，“核形態(tài)可能是細(xì)胞和組織健康的標(biāo)志，可以作為潛在治療的目標(biāo)?！?/p>

果蠅是一種相對快速和簡單的模型，以確定人類研究感興趣的心臟保存途徑。Kirkland和這篇論文的合著者、生物工程本科四年級學(xué)生Scott Skalak對果蠅的心臟使用了一種顯微解剖技術(shù)。然后保存心臟，用免疫熒光和共聚焦顯微鏡檢查。

Kirkland說:“這就是我第一次觀察到年老果蠅的細(xì)胞核縮小并變得更圓的原因?！?/p>

然后，研究小組通過原子力顯微鏡分割和測量核剛度來量化這種變化。他們發(fā)現(xiàn)，在自然衰老過程中，心肌細(xì)胞核會變硬;在進(jìn)行基因分析后，研究人員發(fā)現(xiàn)核纖層蛋白（lamins）的表達(dá)隨著果蠅年齡的增長而減少。

多虧了國家衰老研究所的合作者，該團(tuán)隊能夠驗(yàn)證這些結(jié)果也適用于小鼠和靈長類動物。這表明，lamins的作用可能也適用于人類心臟衰老，這可能具有巨大的治療價值，因?yàn)榘邢騦amin刺激通路可能有助于避免這種與心臟衰老相關(guān)的機(jī)械變化。

研究人員在研究中寫道:“我們發(fā)現(xiàn)心臟轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)節(jié)成人心臟收縮力方面的作用，并表明維持Lamin C和心臟轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，可以防止年齡依賴性心臟衰退。我們的發(fā)現(xiàn)在老年非人類靈長類動物和小鼠中是保守的，這表明年齡依賴性的核重塑是導(dǎo)致心臟功能障礙的主要機(jī)制?！?/p>

未來的研究將探索為什么層蛋白會隨著年齡的增長而丟失，以及維持某些心臟基因的表達(dá)如何改善心臟功能和壽命。

對Skalak來說，這段經(jīng)歷幫助他堅定了在2023年畢業(yè)后申請生物工程博士學(xué)位的決定。他了解到計劃和溝通對研究過程的重要性，以及各種分子生物學(xué)技能。

Skalak說:“在我參與實(shí)驗(yàn)室和這個項(xiàng)目的最初幾周和幾個月里，我?guī)椭驴颂m博士，同時完善我學(xué)到的新技能。這些技能包括果蠅的飼養(yǎng)和護(hù)理、免疫熒光、果蠅的顯微解剖和共聚焦顯微鏡。隨著時間的推移，我掌握了新的技能，特別是果蠅解剖，這使我能夠獨(dú)立地進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)。這使我有機(jī)會在2022年初進(jìn)行修改論文所需的實(shí)驗(yàn)。”