Nat Commun：科学家识别出一种有望修复人类受损心脏的新方法

2021年5月26日 讯 /生物谷BIOON/ --心力衰竭（heart failure）是工业化世界人群发病和死亡的主要原因之一，其主要特点是心脏收缩力受损即心脏输出量降低；在细胞水平下，有多个因素与心力衰竭的发生直接相关；包括钙处理的缺陷、神经激素的失衡和肌原纤维节的功能衰退等，肌原纤维节是心肌收缩的基本分子单元。肌丝（myofilament）作用力产生的能力（Fmax，myofilament force-generating capacity）与心力衰竭之间的关系已经被研究人员完全阐明了，但研究人员并不清楚其背后潜在的分子机制。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41467-021-23272-z

近日，一篇刊登在国际杂志Nature Communications上题为“Cardiomyocyte contractile impairment in heart failure results from reduced BAG3-mediated sarcomeric protein turnover”的研究报告中，来自洛约拉大学等机构的科学家们通过研究发现了更新心脏分子马达的关键组件，该组件在心力衰竭过程中会被分解。目前大约有620万美国人患有心力衰竭，其是一种致死性的疾病，主要特点为心脏无法向机体全身泵送足量的血液和氧气，本文研究发现或许代表了一种修复心脏功能的新方法。

文章中，研究者揭示了名为BAG3的特殊蛋白如何帮助替换心脏肌节中磨损的组分，肌节是每个心肌细胞中存在的一种微观结构，其能帮助心肌进行收缩，随后细胞能够协同发挥作用将血液泵送到机体全身。研究者Jonathan A. Kirk博士说道，尽管心脏必须在生命的每一秒钟进行跳动，但为收缩提供动力的微观引擎受到了很大压力，构成其结构的蛋白质必须每隔几天或几周就被替换成新的蛋白质。

长期以来，研究人员并不清楚肌节被更新的分子机制，试想一下，将你的汽车拿去修理发动机，但你却不能停止驾驶，这或许就是一个非常复杂的过程。研究人员发现，BAG3能锚定到肌节上并协调一种过程，即旧蛋白会被肌节所陪同从而被细胞降解；心力衰竭患者机体中存在大量锚定到肌节上的BAG3，这就会导致磨损且功能异常组件的积累；测定来自这些患者体内单一心脏细胞所产生的驱动力后，研究人员发现，携带最低水平BAG3的患者或许拥有最弱的细胞。

人类扩张型心肌病的主要特点为肌丝功能的降低和肌节蛋白周转的损伤。

图片来源：Martin, T.G., et al.Nat Commun 12, 2942 (2021). doi：10.1038/s41467-021-23272-z

研究者指出，本文研究结果揭示了心脏中蛋白质自我更新的重要基础机制，同时相关研究结果或为后期科学家们开发治疗心力衰竭的新型疗法提供新的思路和希望。本文研究结果表明，恢复肌节中BAG3的水平或能增强心脏，从而就能作为一种治疗心力衰竭的潜在疗法；当经过两个月的严重功能障碍后，研究人员提供了BAG3基因疗法，其能恢复肌节功能以及其使其收缩力恢复到健康水平。

在近半个世纪以来，研究人员在心力衰竭患者中发现肌节所产生的驱动力会明显下降；然而，本文研究结果揭示了BAG3和肌节蛋白更新在疾病发生过程中的重要性，这或许能作为一种新方法来增强机体衰弱的心脏功能。综上，本文研究揭示了BAG3介导的肌节更新周转或是肌丝功能维持的重要基础。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Martin, T.G., Myers, V.D., Dubey, P. et al. Cardiomyocyte contractile impairment in heart failure results from reduced BAG3-mediated sarcomeric protein turnover. Nat Commun 12, 2942 (2021). doi：10.1038/s41467-021-23272-z