PNAS日本学者发现慢性心力衰竭线粒体功能障碍背后的分子机制

PNAS 日本学者发现慢性心力衰竭线粒体功能障碍背后的分子机制

日本的研究揭示了慢性心力衰竭线粒体功能障碍背后的一些分子机制。

慢性心力衰竭导致细胞动力系统功能紊乱，部分原因是在能量生产过程中过度消耗一种重要的中

间化合物。通过补充饮食来弥补这一缺陷可能是治疗心力衰竭的一种很有前途的策略。这项研究

结果由日本北海道大学的科学家及其同事发表在《米国国家科学院院刊》（PNAS）上。

线粒体是几乎存在于每个细胞中的小细胞器，负责将碳水化合物、脂肪和蛋白质转化为能量，为

生化反应提供动力。已知慢性心力衰竭与线粒体功能障碍有关，但在分子水平上这是如何发生的

仍然未知。

由分子生物学家 Hisataka Sabe（北海道大学）、心血管医学专家 Shingo Takada（北海道大学

和北州大学）和 Shintaro Kinugawa（九州大学）和他们的同事组成的研究小组研究了慢性心力

衰竭小鼠的生化过程。手术阻断了他们心脏的部分血液供应。他们专门观察了死亡组织边界外的

心脏细胞。

他们发现一种叫做琥珀酰辅酶 A 的化合物显著减少，它是细胞三羧酸循环的中间体。这个循环发

生在线粒体内，在分解有机分子以释放能量方面发挥着重要作用。

进一步的研究表明，琥珀酰辅酶 A 水平的降低至少部分是由于合成血红素时过量消耗琥珀酰辅酶 

A，而血红素是线粒体氧化磷酸化所必需的。后一个过程是由线粒体转移和合成携带能量和储存能

量的分子所必需的。

在切断部分心脏的血液供应后，立即在小鼠的饮用水中添加一种名为 5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）

的化合物可显著改善其心脏功能、跑步机跑步能力和存活率。在分子水平上，它提高了心肌线粒

体的氧化磷酸化能力，并似乎恢复了它们的琥珀酰辅酶 A 水平。

需要进一步的研究来阐明与降低心力衰竭中线粒体琥珀酰辅酶 A 水平有关的其他因素。例如，科

学家们发现的证据表明，琥珀酰辅酶 A 也可能在心力衰竭影响的线粒体中被过度消耗，以分解酮

作为能量来源。但是需要更多的研究来了解为什么会发生这种情况，以及两者之间是否真的存在

直接联系。

研究者指出：我们的研究结果进一步了解了慢性心力衰竭中发生的详细代谢变化，并可能有助于

开发更自然的预防和治疗该病症。此外，如本研究所揭示的，可以纠正慢性心力衰竭中发生的代

谢紊乱的营养干预措施与目前使用的治疗药物相结合，可能对治疗这种疾病非常有效。

图4. 5-ALA 对心肌梗死诱导心衰的治疗作用。