随着年龄的增长，人的心脏在受伤后逐渐失去自我修复的能力。心脏缺血和心脏病发作等损伤造成的损伤与心脏含氧量降低有关，可导致心脏功能低于正常能力，使患者难以进行日常活动。
为了增强缺血损伤后的心脏修复能力，研究人员转向了以干细胞为基础的治疗方法，用新的、有功能的组织取代死亡的心脏组织。然而，在大多数情况下，只有不到1%的干细胞能在移植入心脏后存活下来，这主要是因为这些细胞无法应对缺血环境的代谢需求。
现在，在一项新的研究中，天普大学Lewis Katz医学院的科学家们表明，至少在老鼠身上，这个障碍可以通过将LIN28(一种在发育中的心脏中正常表达的蛋白质)重新引入成人心脏组织的干细胞中来克服。LIN28使成人心脏干细胞的代谢更加灵活，大大提高了它们的生存机会。
“LIN28在发育中的心脏中非常活跃，但在成人心脏中并不活跃，”Mohsin Khan博士解释说，他是Lewis Katz医学院心血管研究中心的心血管科学助理教授，也是这项新研究的高级研究员。“我们发现，当我们在来自成年心脏组织的心脏干细胞中表达LIN28时，成年细胞被重新编程，具有年轻、发育中的心脏细胞的代谢特征。这个过程本质上就像逆衰老。”
这项新发现发表在《氧化还原生物学》杂志的网站上。
胎儿心脏特别适应低氧条件下的功能。出生后，这种低氧耐受性就消失了，然而，到成年后，心脏对氧可用性的下降非常敏感。细胞代谢的改变是这种转变的根本原因，最近的研究表明，心脏的这些代谢差异有助于决定移植后干细胞的命运。
在这项新研究中，Khan博士和同事们感兴趣的是，在发育中的心脏中表达的代谢调节剂是否能赋予心脏组织来源的干细胞(CTSCs)某种代谢灵活性。CTSCs存在于新生儿和成人的心脏组织中，但只在发育中的心脏中表达LIN28。在成人心脏组织中，CTSCs具有再生潜能，通常处于休眠状态。
该团队开始在体外重新引入成年小鼠CTSCs中的LIN28表达，并分析涉及细胞代谢、生长和再生的信号通路的影响。他们发现，LIN28的表达产生了一个强大的再生反应，修改CTSCs，以促进生长和生存，应对氧化应激。研究人员将这种修饰与Let7/PDK1信号通路联系起来，该通路被认为可以调节细胞中的有氧代谢。将表达lin28的CTSCs移植到患心脏病的小鼠心脏中，可显著改善心脏结构和功能。这些效应是通过在体外评估中确定的相同途径介导的。
“LIN28改变了CTSCs的能量生产，导致许多有利于心脏细胞存活的因子的分泌，”Khan博士解释说。“总的来说，这些细胞呈现出更年轻的表型。”
汗博士下一步计划将新发现转化为更大的动物模型，并确定人类来源的心脏干细胞是否可以被LIN28重新编程。他说:“这些研究对我们如何利用干细胞治疗人类心脏病具有重要意义。”
其他参与这项研究的研究人员包括Antonia Elizabeth Yuko, Vagner Oliveira Carvalho Rigaud, Justin Kurian, Ji H. Lee, Nicole Kasatkin, Michael Behanan，和Wang Hong，代谢疾病研究中心，Lewis Katz医学院;王涛，Lewis Katz医学院心血管研究所;Lewis Katz医学院转化医学中心的Anna Maria Luchesse;Sadia Mohsin，心血管研究所和药理学系，Lewis Katz医学院;沃尔特·j·科赫，转化医学中心，刘易斯·卡茨医学院。
这项研究得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)和W.W.史密斯慈善信托基金(W.W. Smith Charitable Trust)的部分资助。
