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PNAS:更有效的心臟病治療藥物

日期:2016-06-28 09:05:25

 根據(jù)美國疾病控制和預防中心(CDC)資料顯示,大約有570萬美國人患有心臟衰竭,其中有一半的人將在5年內(nèi)死于這種疾病。有兩個過程會觸發(fā)這種疾?。捍嗳醯男呐K肌肉——它們不太容易抽動,和心臟細胞的死亡——對心臟造成不可彌補的損害。β受體阻斷劑——常用于治療心臟病,可通過阻斷心臟中的β腎上腺素受體而發(fā)揮作用,從而使心臟細胞免于死亡。但是β腎上腺素受體也有助于保持心臟跳動——這種藥物也能阻止這個功能。

 

現(xiàn)在,湯姆森杰斐遜大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了如何解決這個問題,通過利用另一種途徑,阻止心臟損傷并幫助它保持跳動。這項研究在線發(fā)表于本周的《PNAS》雜志,可促使我們開發(fā)一種新型的、并可能更有效的藥物來治療心臟衰竭。

 

本文資深作者、Sidney Kimmel 醫(yī)學院生物化學和分子生物學系主任Jeffrey Benovic教授說:“在這項研究成果準備好用于病人之前,還有更多的工作要做,但這是一個極好的例子,表明基礎(chǔ)研究實驗室的一點兒好奇心帶來的發(fā)現(xiàn),就有可能改變我們對待一種非常普遍且致命的疾病的方式。”

 

在心臟中的β腎上腺素受體當中,腎上腺素能受體主要是負責心臟的收縮,或抽動行動,這可通過傳統(tǒng)的β受體阻斷劑而被靶定。不過,Benovic博士的實驗室,已經(jīng)開發(fā)出一系列稱為pepducins的分子,來自于β2-腎上腺素能受體的片段,他們發(fā)現(xiàn),這可以選擇性地激活它們所來源的受體。

 

Benovic博士實驗室的前研究生Richard Carr,在描述這些pepducins的屬性時,他注意到,這些分子與一種常見心臟衰竭藥物(卡維地洛)共有類似的特征。他們把pepducin交給天普大學的同事Douglas Tilley博士,檢測心臟細胞對該分子如何回應。Benovic博士說:“Tilley被他所看到的結(jié)果震撼了。”

 

Tilley博士用pepducin給心臟細胞脈沖釋藥時,細胞開始更有力的跳動。Benovic博士說:“我們沒有想到會發(fā)生這種情況。他們使用的pepducin對β2-腎上腺素能受體通路來說是特定的,并對β1受體沒有任何影響。研究人員首次證明,使用這種新型pepducin,心肌細胞的收縮可以通過β2-腎上腺素能受體而被觸發(fā)。

 

通過進一步的生化分析,研究人員表明,pepducin可激活β2-腎上腺素能受體與二次信號分子(稱為β抑制蛋白)相互作用的能力,這種相互作用能夠促進心臟細胞的跳動。此外,pepducin只激活40%50%的β2受體。Benovic說:“通過隨意修補pepducin分子,我們認為我們可以完全將其激活。”

 

Benovic博士說,接下來的步驟是設(shè)計一個更好的pepducin版本。此外,Benovic博士及其同事計劃篩選現(xiàn)有的小分子或藥物,以探究是否有一種可以模仿pepducin的作用。他們還計劃研究pepducinbeta2受體的結(jié)構(gòu),以更深入地了解如何設(shè)計更有效的pepducin樣分子。

 

Benovic說:“如果我們發(fā)現(xiàn)或設(shè)計一種作用類似于pepducin的化合物,它不一定能治愈心臟病,但是它會給醫(yī)生提供一種工具來幫助支撐一顆衰竭的心臟。”

 

今年2月份,澳大利亞墨爾本大學的醫(yī)生和工程師,根據(jù)一種比人頭發(fā)還薄的相機所拍攝的照片,使用超級計算機來為心臟病患者制備三維模型。研究人員在《European Heart Journal》上發(fā)表的一篇學術(shù)論文中,描述了超級計算機在個性化醫(yī)學中的潛在應用。

 

去年12月份,Science雜志上發(fā)表的一項研究顯示,蛋白YME1在調(diào)控線粒體數(shù)量、類型和外形中起到了關(guān)鍵作用。YME1缺乏會使小鼠出現(xiàn)心臟病患者的典型代謝缺陷,基于膳食的代謝干預能使心臟功能恢復正常。這一發(fā)現(xiàn)為人們開辟了治療相關(guān)疾病的新途徑。

 

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