科学家通过重新规划小鼠的新陈代谢成功使受损心脏再生

科学家通过重新规划小鼠的新陈代谢成功使受损心脏再生心脏病发作或受到其他损伤后，心脏会用纤维疤痕组织重新修补，这有助于短期内将器官固定在一起，但这一部分不会和心肌细胞一样跳动。随着时间的推移，这会导致各种问题，从进一步的心脏病发作到最终的心力衰竭。心肌细胞与其他组织的主要区别之一在于它们的能量代谢。人体中的大多数组织通过一种叫做糖酵解的过程从糖中获取能量，但心脏却从脂肪中获取能量，这就是所谓的脂肪酸氧化。事实证明，这可能是开启心脏细胞再生的关键。这项研究的作者李翔和袁学军说："众所周知，能够再生心脏的动物物种主要使用糖和糖酵解作为心肌细胞的燃料。人类心脏在发育早期也主要使用糖酵解，但随后转而使用脂肪酸氧化，因为它能产生更多能量。随着出生后能量生产的转换，许多基因的活性发生了变化，细胞分裂活性也随之丧失。能量产生的个别代谢物对调节基因活动的酶的活性也有重要作用。因此，我们希望通过重新规划能量代谢来引发基因活动的变化，从而重新开启心肌细胞的细胞分裂能力"。为了在小鼠身上验证这一想法，研究小组关闭了一个名为Cpt1b的基因，该基因是脂肪酸氧化的关键。果然，这些小鼠的心脏开始生长，细胞数量在实验过程中几乎翻了一番。接下来，研究人员诱发缺乏Cpt1b的小鼠心脏病发作，然后让它们的心脏重新获得富含氧气的血液。这模拟了心脏病发作后接受支架治疗的病人。研究小组说，几周后，与对照组相比，试验小鼠心脏组织的瘢痕大大减少，心脏功能几乎恢复到心脏病发作前的水平。经过仔细观察，研究人员确定了这种效果背后的机制。关闭该基因会触发一个级联，有效地将心肌细胞重置为不太成熟的状态，使它们能够再生。当然，现阶段这只是在小鼠身上进行的概念验证，但研究小组表示，这可能是一条应用于人类的途径。应该可以开发出阻断Cpt1b所产生的酶的活性的药物，从而模拟患者需求的效果。不过，这离临床应用还很遥远。其他研究发现，利用干细胞或mRNA再生心脏也取得了成功。这项研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392175.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392175.htm

一种用于关节炎的药物可模仿"年轻血液"逆转小鼠的衰老

一种用于关节炎的药物可模仿"年轻血液"逆转小鼠的衰老从《硅谷》到《疯狂的麦克斯》，强大的老年人从年轻人身上采血的想法在整个流行文化中出现，但这并不纯属虚构。科学家们通过给老年小鼠输血的方式进行了实验，发现这可以提高认知能力，增加寿命，并延缓疾病。但是输血的好处是短暂的，因此在新的研究中，哥伦比亚大学、剑桥大学和加州大学旧金山分校的研究人员调查了如何使整个血液生产系统恢复活力。该研究的通讯作者EmmanuellePassegué说："一个老化的血液系统，因为它是很多蛋白质、细胞因子和细胞的载体，对机体有很多不良后果。一个70岁的人，如果有一个40岁的血液系统，即使没有更长的寿命，也可以有更长的健康期"。血细胞是由位于骨髓中的干细胞产生的，研究小组首先探索了这些干细胞所处的环境或"生态位"，以及它在小鼠衰老过程中的变化。他们发现，随着时间的推移，"生态位"逐渐恶化，并被炎症所淹没，从而损害了造血干细胞。仔细检查后，科学家们发现了一个特殊的炎症信号，它被称为IL-1B，是损害造血干细胞的关键。由于该信号已经牵涉到其他炎症，如类风湿性关节炎，已经有药物在广泛使用以针对它。研究人员使用一种名为Anakinra的关节炎药物阻断老年小鼠的IL-1B，并发现造血干细胞恢复到年轻、健康的状态。这有助于改善神龛的状态、造血干细胞的功能和血细胞的再生。当药物在小鼠的整个生命过程中被施用时，治疗效果甚至更好，而不仅仅是当它们已经老了。当然，这项研究仍处于早期阶段，动物试验的结果并不总是能够转化为人类。但该团队乐观地认为，临床测试可能会尽早发生，因为这种药物已经在人类中使用。Passegué说："用阻断IL-1B功能的抗炎药物治疗老年患者，应该有助于维持更健康的血液生成。"这项研究发表在《自然-细胞生物学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342789.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342789.htm

科学家发现失去关键类型的胰腺细胞可能导致糖尿病的发生

科学家发现失去关键类型的胰腺细胞可能导致糖尿病的发生由CD63hiβ细胞制成的移植假小体。资料来源：威尔-康奈尔医学院该研究最近发表在《自然-细胞生物学》上，由威尔康奈尔医学院医学副教授JamesLo博士领导，研究了小鼠单个β细胞的基因表达，以确定胰腺中不同β细胞类型的数量。研究小组发现了四种不同类型的β细胞，其中一组被称为cluster1，由于其卓越的胰岛素生产和糖代谢能力而脱颖而出。该研究还显示，这种特殊类型的β细胞的丧失可能与2型糖尿病的发展有关。罗博士说："在这之前，人们认为一个β细胞就是一个β细胞，他们只是计算总的β细胞，"他也是威尔康奈尔医学中心的威尔代谢健康中心和心血管研究所的成员，以及纽约长老会/威尔康奈尔医学中心的心脏病专家。"但这项研究告诉我们，对β细胞进行亚型化可能很重要，我们需要研究这些特殊的第1群β细胞在糖尿病中的作用。"威尔康奈尔医学中心的DoronBetel、JingliCao、GeoffreyPitt和ShuibingChen博士与Lo博士合作开展了这项研究。研究人员使用一种称为单细胞转录组学的技术来测量单个小鼠β细胞中表达的所有基因，然后利用这些信息将它们分为四种类型。第1组β细胞具有独特的基因表达特征，包括高表达的基因，这些基因帮助称为线粒体的细胞动力室分解糖，并为它们分泌更多胰岛素提供动力。此外，他们可以通过CD63基因的高表达将第1组β细胞与其他β细胞类型区分开来，这使他们能够使用CD63蛋白作为这种特定β细胞类型的标记。当研究小组观察人类和小鼠的β细胞时，他们发现CD63基因高表达的第1簇β细胞比CD63低表达的其他三种类型的β细胞在对糖的反应中产生更多的胰岛素。"它们是非常高功能的β细胞，"Lo博士说。"我们认为它们可能承担了生产胰岛素的大部分工作量，因此它们的损失可能会产生深远的影响。"在喂食肥胖诱导的高脂肪饮食的小鼠和患有2型糖尿病的小鼠中，这些产生胰岛素的动力型β细胞的数量减少了。他说："因为cluster1/高CD63细胞的数量减少了，胰岛素生产可能会减少，这可能在糖尿病的发展中起着重要作用。"将具有高CD63产量的β细胞移植到患有2型糖尿病的小鼠体内，使其血糖水平恢复正常。但移除移植的细胞后，高血糖水平就会恢复。将低CD63产量的β细胞移植到小鼠体内并不能使血糖恢复到正常水平。移植的低CD63β细胞反而出现了功能紊乱。Lo博士说，这一发现可能对使用β细胞移植治疗糖尿病有重要意义。例如，只移植高CD63的β细胞可能会更好。他指出，也有可能移植较少的这些高产细胞。Lo博士的团队还发现，与没有糖尿病的人相比，患有2型糖尿病的人的高CD63β细胞水平较低。下一步，Lo博士和他的同事希望找出糖尿病小鼠中高CD63生产的β细胞会发生什么，以及如何使它们不至于消失。我们能弄清楚如何让它们保持更长的时间，存活并发挥作用，这可能会带来更好的方法来治疗或预防2型糖尿病。他们还想研究现有的糖尿病治疗方法如何影响所有类型的β细胞。GLP-1激动剂有助于增加糖尿病患者的胰岛素释放，它与产生CD63的高和低β细胞相互作用。研究还表明，GLP-1激动剂也可能是一种让低CD63产生的β细胞更好地工作的方法。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350679.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350679.htm

实验性抗体药物可预防甚至逆转糖尿病发病

实验性抗体药物可预防甚至逆转糖尿病发病贝塔细胞中的mAb43（黄色）。资料来源：约翰霍普金斯大学医学院DaxFu实验室当患者的免疫系统开始攻击胰腺中的β细胞时，就会发生1型糖尿病。这些重要的细胞能产生胰岛素，如果没有它们，患者就无法控制血糖水平，导致终生需要注射胰岛素和潜在的健康并发症。但在一项新的研究中，约翰霍普金斯大学医学院的科学家们发现了一种潜在的方法，可以预防疾病的发生，甚至在早期阶段逆转疾病。这种新药被称为mAb43，是一种单克隆抗体，是一种实验性疗法，在治疗一系列疾病方面显示出前景。抗体是一种蛋白质，能与某些细胞（通常是外来病原体）结合，将其清除出体外。疫苗的作用是引导病人的免疫系统产生针对特定目标的抗体。单克隆抗体被设计用于对抗目标，并作为对急性疾病（如感染）的快速反应批量输送给病人。在最近针对疟疾、COVID-19甚至类风湿性关节炎的研究中，这些疗法都显示出了良好的前景。mAb43能与β细胞表面的一种小蛋白结合，然后像"盾牌或斗篷"一样将它们隐藏起来，避免受到免疫细胞的攻击。如果定期服用，这种疗法似乎可以保护β细胞，进而保护患者产生胰岛素的能力。即使已经出现了一些损伤，防护罩也会让贝塔细胞得到休息，使它们能够再生。研究人员在64只饲养的易患1型糖尿病的小鼠身上测试了这种治疗方法。小鼠在10周大时开始接受每周一次的mAb43注射，35周后，所有小鼠均未患糖尿病。耐人寻味的是，有一只小鼠在开始接受抗体治疗前出现了早期症状，之后暂时患上了糖尿病，但在35周后也没有患上糖尿病。所有服用了mAb43的小鼠在75周的实验期结束时都还活着，而这正是小鼠的大部分寿命。这比对照组小鼠的寿命要长得多。对照组小鼠有糖尿病，但没有接受药物治疗，只能活18到40周。仔细观察后，研究小组发现，在小鼠开始接受抗体治疗后，免疫细胞从β细胞中撤退，该区域的炎症也有所减轻。β细胞甚至开始缓慢繁殖。这项研究的作者德维-卡西纳坦（DeviKasinathan）说："mAb43与胰岛素疗法相结合，有可能在β细胞再生的同时逐渐减少胰岛素的使用，最终不再需要补充胰岛素来控制血糖。"最近另一种名为替普利珠单抗的单克隆抗体疗法在三期临床试验中显示出了良好的前景，它的作用是靶向免疫细胞，减少免疫细胞对β细胞的损害。然而，mAb43似乎能在更长的时间内发挥这种作用，甚至有可能在整个服药期间发挥这种作用。研究小组说，由于抗体对β细胞具有很强的选择性，因此长期使用这种疗法似乎是安全的，而且副作用很小。现阶段，这项研究只在小鼠身上使用了一种小鼠抗体，但研究小组计划下一步开发出人类版本的抗体，然后再进行临床试验。但仍有一个重大障碍--单克隆抗体的价格昂贵，难以普及。希望更多的研究能帮助降低成本。这项研究发表在《糖尿病》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429396.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429396.htm

科学家确定关键代谢酶在肾脏疾病中的作用

科学家确定关键代谢酶在肾脏疾病中的作用2019年，130万人死于肾脏疾病，比2000年的81.3万人有所增加。但是，如果早期发现和治疗，通常有可能减缓或阻止肾脏疾病发展为肾衰竭。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是一种辅酶，存在于每一个活细胞中的辅助分子。除了调节各种代谢途径外，它还参与DNA修复和免疫细胞功能。它通过对线粒体（细胞的动力发生器）的影响，对维持代谢平衡（平衡）至关重要。如果没有足够水平的NAD+，我们的细胞就不能产生必要的能量来进行代谢功能。肾脏的肾小管细胞需要大量线粒体产生的能量来履行其功能，重新吸收必要的营养物质和排泄废物和毒素。当这些细胞中的线粒体受损时，会引发炎症反应，从而导致肾脏疾病，导致液体、电解质和废物在体内堆积。现在，宾夕法尼亚大学的研究人员使用代谢组学研究在血液和尿液中发现的小分子来绘制健康和患病的小鼠和人类肾脏中的代谢物变化。代谢物是在新陈代谢过程中产生的非常小的分子；测量它们可以深入了解一个人的健康状况。这是首次将人类样本用于代谢组学研究。研究人员将健康对照组的肾脏样本与糖尿病肾病或由高血压引起的肾病患者的样本进行测试。他们发现，在患病的肾脏中，NAD+水平明显降低。为了研究这些差异背后的疾病机制，他们对这些样本进行了RNA测序。研究人员发现NAD+水平和线粒体基因表达之间存在关联，他们得出结论，较低的NAD+水平是人类肾脏疾病的一个关键特征。此外，当小鼠被给予NAD+前体的非处方补充剂，烟酰胺核苷或烟酰胺单核苷酸（NMN），以提高NAD+水平时，肾小管细胞的线粒体被保护免受损害，从而防止进展为肾脏疾病。"我们希望这项研究能够导致未来护理的改善，"该研究的共同主要作者KatalinSusztak说。"因此，当患者出现代谢物变化时，他们可以在肾脏疾病出现之前接受治疗"。研究人员希望他们的研究将导致对代谢物在肾脏疾病中的作用的进一步研究，并开发新的预防和治疗方法。"确定这些对NAD+敏感的下游机制对于了解哪些疾病可能从NAD+补充中受益至关重要，"该研究的共同牵头人JosephBaur说。该研究发表在《自然-代谢》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351325.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351325.htm

研究人员通过重新编程疤痕细胞逆转心脏病发作的损害

研究人员通过重新编程疤痕细胞逆转心脏病发作的损害新研究的关键涉及让像这样的成纤维细胞转化为健康的心脏组织，从而帮助恢复其弹性仅在美国，每40秒就有一个人心脏病发作，这意味着找到一种方法来预防和减少这些心脏事件的损害是科学家们的主要优先事项。虽然大量的研究用于预防心脏病发作，但我们现在看到对如何在心脏遭受损害后进行修复的调查，特别是心脏病发作后形成的疤痕组织。这是因为留下的疤痕组织比健康的心脏组织更加坚硬。由于它的弯曲度较小，它可能会限制心脏的正常功能，并导致未来的并发症。今年早些时候，澳大利亚的研究人员发现了一种通过提高弹性蛋白来对抗大鼠心脏疤痕的方法，弹性蛋白是一种使一些身体组织具有弹性的物质。在该研究中，心脏疤痕缩小并变得更加灵活，使心脏恢复到接近其正常功能。这项新研究是由杜克大学（DU）的研究人员进行的，他们研究了成纤维细胞的功能，这些细胞参与形成结缔组织和疤痕组织。他们的计划是使用一种涉及RNA的过程，称为细胞重编程，这将使成纤维细胞在心脏病发作后重新变成健康的心脏组织。此前，该技术不仅被研究用于心脏修复工作，还被研究用于恢复中风患者的运动功能、伤口修复等等。然而，在与小鼠的合作中，他们发现成年成纤维细胞对重新编程有抵抗力，而幼年成纤维细胞则没有这种情况。他们发现，这种差异涉及一种被称为Epas1的蛋白质氧传感器，它使成年细胞无法遵循重编程指令。当Epas1在成体细胞中被抑制时，它们成功地进行了转化。监督这项研究的杜克大学医学院医学和病理学副教授康拉德-霍奇金森说："当我们逆转了成纤维细胞的老化过程，基本上使成纤维细胞认为它们再次年轻，我们将更多的成纤维细胞转化为心肌。"随着Epas1被抑制，研究小组将RNA包送入心脏病发作的小鼠体内。RNA包含将成纤维细胞转化为健康心脏组织的重新编程指令，并被包裹在外泌体中，外泌体是在整个身体内发现的囊状结构。"外泌体有点像购物袋，"Hodgkinson说。"细胞把很多东西塞进一个大球里，向其他细胞发送和发出信号。它们是细胞之间相互交流的一种方式。""该技术被证明是成功的。"Hodgkinson说："我们能够通过逆转心脏中成纤维细胞的老化来恢复心脏病发作后失去的几乎所有心脏功能。"因为这项研究不仅采用了细胞重编程，而且还采用了一种逆转衰老对一些细胞的影响的方法，研究人员说，这些发现可能对医学的其他领域产生影响，包括再生大脑中的神经元，以及逆转某些皮肤病的皮肤疤痕。该研究已发表在《生物化学杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355769.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1355769.htm