确定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。加州大学圣地亚哥分校亚当·恩格勒教授实验室的一组生物工程师在《科学》杂志上发表了一篇论文自然老化这有助于我们加深对心脏衰老过程的理解，并揭示了减缓心脏衰老的可能途径。
娜塔莉·柯克兰博士是恩格勒实验室的博士后学者，也是这篇论文的第一作者果蝇表明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，”柯克兰说，“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。”
柯克兰，恩格勒实验室的研究人员，以及他们在桑福德·伯纳姆·普瑞比斯医学发现研究所和美国国立卫生研究院国家衰老研究所的合作者，在这项研究中使用果蝇(果蝇Melanogaster)，原因有四个:
- 果蝇的寿命在6到8周之间，这使得它们适用于与年龄相关的研究
- 果蝇和人类有82%的心脏蛋白质组相同。
- 100年或1000年的研究是可能的。
- 果蝇的基因很简单，很容易模仿。
这些特性使果蝇成为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。柯克兰和这篇论文的合著者、生物工程本科四年级学生斯科特·斯卡拉克(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。
柯克兰说:“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;在运行一个基因分析研究人员发现，随着果蝇年龄的增长，细胞核层蛋白的表达减少。
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，lamin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，以及如何保持某些心脏基因的表达可以改善心功能和寿命。
对斯卡拉克来说，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。
斯卡拉克说:“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。”
