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研究发现类似神经退行性疾病形成的蛋白质团块可能导致心衰

2018-05-16 00:00


研究发现类似神经退行性疾病形成的蛋白质团块可能导致心衰


来宝网 / 2018-05-16


       蛋白质聚集可能导致心力衰竭的发展,这与一些神经退行性疾病,如阿尔茨海默病和帕金森氏病患者的大脑中蛋白质团块的形成类似,蛋白质团块似乎在老鼠的患病心脏和心力衰竭的人体内积累。

       约翰霍普金斯大学研究人员领导的研究小组称,类似于阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等神经退行性疾病患者的大脑中蛋白质簇的形成,蛋白质团块似乎在心力衰竭的人体内积累。

       在发表于《循环》杂志上的研究中,研究人员报告的形式确定病变的心里倾向于丛的蛋白质, 并可视化使用无创性心脏正电子发射断层扫描 (PET) 进行扫描,可作为监测疾病进展和测试新疗法的进步。

       心脏衰竭是一种慢性疾病,心脏无法充血或泵血,导致过度疲劳。美国疾病控制与预防中心数据显示,美国约有 570 万人患有心力衰竭,大约一半的确诊患者将在 5 年内死亡。

       研究人员表示:“从分子的角度来看,并没有一个统一的、清晰的机制来解释为什么心脏会衰竭,但通过研究这个机制,我们也许能够设计出更好的治疗方法和诊断工具。”

       目前用于治疗心力衰竭的药物,比如通过放松血管来降低血压的药物,可以减轻心脏和心脏衰竭的压力,不需要修复潜在的病因。一旦心脏停止跳动,唯一的治疗方法就是心脏移植。

       该研究小组先前发表的研究报告显示,在心脏衰竭的狗心脏中,蛋白质 desmin 会聚集成一团,称为淀粉样蛋白。Desmin 是在细胞的骨架或支撑结构中发现的一种蛋白质,被称为中间纤维,但是它在心脏细胞中聚集的原因还不清楚。

       为了观察在人类心脏衰竭中是否也发现了 desmin 蛋白块,研究人员从心脏衰竭患者的心脏组织活检中研究了这些蛋白质。他们使用一种通常用于阿尔茨海默病研究的荧光抗体,以及由研究团队开发的淀粉样蛋白的新荧光染色,以可视化和量化 desmin 蛋白簇。他们观察到,在心力衰竭患者中,这些蛋白簇的数量是其他人的两倍。

       研究小组使用了一种常见的心脏衰竭模型,来寻找 desmin 的结块。在这个模型中,主动脉被外部压缩,明显地增加了压力,导致心脏衰竭。在四周的主动脉压力后,小鼠出现了心脏衰竭的症状,如心脏增大和肺部充血。当使用相同的抗体和用于人体组织样本的染色技术时,Desmin 淀粉样蛋白在心力衰竭小鼠中增加了一倍以上。

       然后,研究人员将老鼠心脏中的蛋白质与儿茶素 (EGCG) 结合在一起,这是一种由绿茶中提取的化学物质,可以分解淀粉样蛋白。这种治疗方法减少了一半的蛋白质团块。

       “有趣的是,绿茶已经被证明能够抑制心血管疾病的发病率,同时还能改善老年痴呆症患者的认知障碍,尽管这种作用机制尚不清楚,EGCG 对这些粘稠的蛋白质进行“清除”的能力可能是绿茶的健康功效之一。了解这种化学物质的工作原理可以为设计一种新型的靶向蛋白质的药物开辟新的途径。”

       接下来,研究人员想要找出倾向于聚集的 desmin 的形式。根据他们早期的研究,他们认为在 desmin 的蛋白质结构中添加到 27 或 31 个构建块中的一个或多个化学磷酸基可能会影响蛋白质的聚集。他们的基因改造了 desmin 的版本,其中一个或两个磷酸基都附在 desmin 上,用绿色荧光信号标记它们,使其可见,并将其放入心脏细胞中使用病毒。

       一周后,用显微镜跟踪绿色荧光。desmin 和两个磷酸基的细胞仍在泵送,这种形式的 desmin 合并在肌肉纤维中。研究人员说,他们认为这表明,有两个磷酸基的 desmin 最有可能是正常的、健康的蛋白质。

       在蛋白质链氨基酸链上的第 31 个位置上有一个磷酸盐的细胞收缩得更快,并且有更多的绿色团块,这使得研究人员认为这是蛋白质的病变版本。

       PET 被用于检测阿尔茨海默氏症和帕金森病患者大脑中的蛋白质簇,并能在某些遗传心脏条件中检测到导致过度蛋白质聚集的簇团。研究人员测试了他们是否可以使用这种非侵入性技术来检测心脏衰竭的小鼠的脱敏团块。健康和心脏衰竭的老鼠被注射了一种放射性染料, 心脏衰竭的小鼠比健康的小鼠在心脏中吸收的淀粉样蛋白多出 13%。

       研究人员指出:“随着疾病的进展,蛋白质团块的 PET 成像最终可能被用于患者的心脏结构变化,而这些信息可能会具有预测价值。它可以作为一种很好的衡量干预措施的效果来阻止或逆转疾病的进展。”

       在未来的实验中,研究小组计划在更多的人体组织样本中证实其结果。研究人员还希望找到一种药物或小分子,以防止其形成块状。

       “在现代社会中,基因的作用非常重要,但我们生来就有基因,目前我们对基因的作用微乎其微。我认为下一步是跟踪对环境的动态变化的蛋白质,这些蛋白质更强调生活方式的干预,以帮助预防疾病。”
 


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