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旨在恢复脊髓功能状态的化合物可能有另一个功能:阻止心脏病发作后可能致命的心律失常。
美国俄亥俄州科西储大学神经科学Jerry Silver教授,长期以来一直认为,脊髓研究几十年来的经验教训有朝一日可以应用于身体的其他部位。他另一个学校的同事用他的新的化合物实现了他的理论。这种化合物叫做细胞内西格玛缩氨酸(ISP),可以解决一个关键的心脏问题。
此项研究由俄勒冈健康与科学大学(OHSU)研究人员 Beth A. Habecker博士带领,研究结果超出了Silver教授的预期:在动物模型上百分之百成功。相关研究发表于2月2日的Nature Communication。
Silver教授说:“OHSU的研究小组用ISP基本上治愈了老鼠的心律失常,他们观察到了梗死面积内疤痕真正的再生。这是非常令人兴奋的。”Habecker教授对于这个结果也是很兴奋:“心脏病发作过的患者心脏骤停和严重心律失常的风险仍然很高,最近的临床研究表明,交感神经去神经支配可预测心脏骤停的风险。我们的研究显示,用ISP促进心脏疤痕组织内轴突再生干预措施可以使这种风险降低。”
最初,这个想法听起来不合常理:恢复脊髓功能的多肽帮助停止心脏上一个活跃的故障。但是,一旦研究人员更仔细地观察各自问题的原因,ISP对两种疾病的益处逐渐明显。脊髓麻痹和心脏去神经都源于神经再生失败,这都是因为一个叫做蛋白聚糖的抵制性分子家族,在损伤或心脏手术创伤后形成疤痕组织。ISP的作用是通过允许它们忽视排斥疤痕分子从而使恢复神经。
蛋白聚糖在疤痕形成时抑制蛋白分子以致吞噬神经。Habecker教授发现,在心脏病发作后,蛋白聚糖发挥了相似的作用。Habecker教授的团队在Silver教授的实验室提供了足够的ISP后,进行试验。在小鼠身上模拟真实的心脏病发作的影响,然后用ISP、生理盐水或无治疗效益的多肽(对照组)进行治疗。
两周以后,研究人员发现接受ISP的小鼠整个左心室交感神经心脏神经功能恢复的到正常水平,包括心肌病发作受损的区域。另外,这些动物遥测仪读数显示没有心律失常活动。相比之下,接受生理盐水或正常多肽的小鼠因心肌梗塞心脏受损的区域出险心脏交感神经去神经最终引起心律失常。
Silver教授说:“我只是提供了ISP。OHSU在动物身上对多肽进行了独立的验证。证实了ISP在一个完全不同的模型——心脏病发作模型上的有效性。这种重复是很罕见的。”
这个发现对心脏病发作治疗具有重要的可能性。目前,7/10的人群因为心律失常前六个月内死于心脏性猝死。ISP显示其作为预防心律失常后第一个月内心脏病发作的预防性治疗的基础的潜力。“我们非常幸运与Silver教授的实验室有联系,这使我们可以在我们的心脏病发作模型上进行系统有效性治疗,” Habecker教授解释道:“损伤几天后给予ISP可以完全恢复神经支配以及减少心律失常的风险是一个令人惊讶的,也是一个关键的发现。”
关于ISP下一步的研究,将在更大型的动物上进行心脏病发作后治疗。这些测试将揭示最大耐受剂量,任何潜在毒性以及多肽浸润瘢痕组织的程度。另外通过动物试验,研究人员希望了解ISP是否在心脏病发作后管理几个月甚至几年会提供与心脏病发作后治疗管理三天类似的益处。
“当它到达临床试验阶段,我们想在西储大学进行ISP的临床试验,” Silver教授说:“我们可以与OHSU和全国其他中心合作进行那些试验。”
Journal Reference:
R. T. Gardner, L. Wang, B. T. Lang, J. M. Cregg, C. L. Dunbar, W. R. Woodward, J. Silver, C. M. Ripplinger, B. A. Habecker. Targeting protein tyrosine phosphatase σ after myocardial infarction restores cardiac sympathetic innervation and prevents arrhythmias. Nature Communications, 2015; 6: 6235 DOI: 10.1038/ncomms7235