这一发现对心脏病有启示

由爱荷华大学的研究人员领导的一项研究揭示了一种关键心脏酶的新维度，并揭示了与心脏病细胞死亡有关的重要生物学途径。这项研究发表在5月2日的《科学》杂志上细胞这项研究对理解并潜在地诊断和治疗心力衰竭和心律失常具有重要意义。

来自田纳西州纳什维尔范德比尔特大学的UI研究人员和同事。calmodulin kinase II或CaM kinase II是一种被充分研究的酶，对包括心跳和思维在内的许多基本过程至关重要。

科学家们知道，CaM激酶的活性是通过添加磷酸基来维持的，这一过程被称为磷酸化。这项新研究证明，氧化——添加氧气——也可以维持酶的活性，就像磷酸化一样，这种机制可以逆转，使激酶失活。

“我们的研究结果表明，CaM激酶的氧化是一个动态的、可逆的过程，可以指导健康和疾病中的细胞信号传导，”医学博士马克·安德森(Mark Anderson)说，他是伊利诺伊大学内科、分子生理学和生物物理学教授，也是该研究的高级作者。“因为CaM激酶活性与心律失常、肥大和心脏细胞死亡有关，这项工作也为心脏疾病途径提供了新的见解，可能会导致治疗心脏病的新药的开发。”

在心力衰竭患者中，血管紧张素II(一种促进氧化和细胞死亡的信号分子)的水平升高。使用一种特制的抗体，研究人员发现血管紧张素II也会增加氧化CaM激酶的数量。

此外，通过用不能被氧化的CaM激酶取代细胞的正常CaM激酶，科学家们能够阻止血管紧张素诱导的细胞死亡。科学家们希望这一发现可以通过阻断CaM激酶氧化来预防细胞死亡。

目前，“血管紧张素阻滞剂”是治疗心脏病患者的主要药物，但它们通过靶向细胞表面的受体间接起作用。安德森同时也是波特-兰伯特心脏病学主席和UI心血管医学部门主任，他建议通过了解细胞内发生的信号机制，有可能更直接地抑制血管紧张素途径。这种方法也可以保留一些由细胞表面受体介导的良好效果。

利用广泛的科学技术和实验方法，由安德森和UI博士后杰弗里·埃里克森博士领导的团队确定了内部信号机制的细节。

具体来说，他们表明两个相邻的蛋氨酸(含硫氨基酸)的氧化可以维持CaM激酶的活性。这两种蛋氨酸的缺失阻止了氧化激活。他们还发现，通过使用一种名为蛋氨酸亚砜还原酶A (msrA)的酶，可以将CaM激酶恢复到非活性状态，抑制心脏细胞死亡和功能障碍，这种酶可以逆转蛋氨酸氧化。对蠕虫、果蝇和老鼠的研究表明，msrA可以延长寿命，但是，直到现在，这种酶在心脏中的目标还不清楚。

UI团队将没有msrA酶的小鼠与正常小鼠进行了比较，当这些小鼠遭受疾病压力时，包括过量的血管紧张素或诱发心脏病发作。在这种情况下，没有msrA的小鼠比正常小鼠更容易死亡，并且缺乏这种酶的小鼠的氧化CaM激酶水平要高得多。

安德森推测，这些发现可能暗示msrA是患者的易感基因——潜在地，基因的变异可能有助于解释为什么有些人在心脏病发作后表现如此糟糕，而其他人却表现良好。

该研究证明了CaM激酶激活和氧化应激之间的直接联系，这两个过程涉及多种生理和疾病状态。这些发现可能会在基础研究、诊断和新的治疗方法方面产生广泛的影响和应用，并代表了由UI新的临床和转化科学研究所支持和鼓励的翻译科学的一个例子。

“这项研究也是合作科学的一个很好的例子，”安德森补充说。“我们不得不运用几个不同实验室的专业知识来解决这个问题。因此，我们可以轻松地在UI跨学科和机构之间进行合作，这是非常有益的。”

资料来源:爱荷华大学