麻省总医院放射科和系统生物学中心的Nina Kumowski医生和Matthias Nahrendorf医生主导的这项发表于《科学》杂志的研究揭示了中性粒细胞分泌的抵抗素样分子γ(Relmy)通过攻击心肌细胞膜引发室性心动过速的机制。
问:如何向普通读者概括这项研究?
简要而言:我们发现中性粒细胞产生的防御蛋白"抵抗素样分子γ"(Relmy)在心肌梗死后会破坏心肌细胞膜,这种损伤会引发危险的快速心律失常并导致心肌细胞死亡。
深入解释:冠心病最致命的并发症是心肌梗死和猝死。当冠状动脉阻塞导致心肌细胞供氧不足时,不仅会削弱心脏的节律稳定性,还会引发室性心动过速(VT)和心室颤动(VF)等危及生命的心律失常。这两种心律失常都可能在数分钟内引发心脏骤停,其中VT表现为快速但有序的心跳,而VF则是混乱无序的心律。
大多数心律失常发生在心肌梗死后48小时内,此时大量免疫细胞浸润心脏组织。我们研究发现,大量聚集在梗死区域的中性粒细胞会过度表达编码Relmy蛋白的"Retnlg"基因。令人关注的是,我们在人类心梗组织中发现了同源的"RETN"基因。当在小鼠模型中去除该蛋白后,心梗后心律失常的发生率降低了12倍。
问:研究的核心问题是什么?
我们主要探索中性粒细胞这种免疫细胞在心梗后引发室性心律失常的机制。虽然心肌细胞在心律失常中的作用已被充分研究,但免疫细胞如何促进心律失常仍不明确。这项研究对开发新的抗心律失常药物具有重要意义,因为室性心律失常是心肌梗死后最致命的并发症。
问:采用了哪些研究方法?
我们综合运用了多种研究手段:首先通过单细胞和空间RNA测序分析心梗小鼠模型的中性粒细胞基因表达,同时对比人类心梗组织数据寻找共性。通过共聚焦和超高分辨率显微镜观察标记蛋白处理的心肌细胞变化,并建立脂质体模型和细胞培养体系验证人类和小鼠蛋白的相似性。
问:主要发现了什么?
心梗后小鼠模型的中性粒细胞显著上调"Retnlg"基因表达。重要的是,人类心梗组织中"RETN"基因表达水平显著高于健康组织。通过基因敲除实验,我们发现去除骨髓来源细胞(特别是中性粒细胞)的该基因后,小鼠模型中的室性心律失常发生率显著降低。
问:这项研究的意义是什么?
研究表明免疫细胞在猝死和心律失常中扮演关键角色。这提示我们需要双重治疗策略:既要通过血管再通恢复供氧,也要靶向免疫细胞以减轻损伤带来的致心律失常效应。精确靶向特定免疫通路可避免现有广谱免疫抑制疗法的副作用,释放免疫调节在心血管疾病中的治疗潜力。
问:下一步研究方向是什么?
首要任务是开发中和该有害蛋白的方法,验证其在小鼠模型中降低室性心动过速发生率和梗死面积的效果。同时需要积累更多证据证实该蛋白在人类疾病中的重要性。研究结果对中性粒细胞活跃的其他疾病也具有潜在启示价值。
作者团队:除两位主要作者外,参与研究的还包括来自Mass General Brigham的Steffen Pabel、Jana Grune等21位研究人员。
资金支持:研究获得Leducq基金会、美国国立卫生研究院(NIH)等多个机构的资助。
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