放射治疗将心肌细胞重新编程到更年轻的状态

放射治疗将心肌细胞重新编程到更年轻的状态

来自圣路易斯华盛顿大学医学院的最新研究表明，放射治疗可以将心肌细胞重新编程到看似较年轻的状态，从而解决导致危及生命的心律失常的电气问题，而无需长期使用的侵入性手术。

在侵入性手术中，导管消融将导管穿入心脏，触发危及生命的不规则心律心动过速的组织被烧伤，从而产生疤痕，阻塞错误信号。然而，新的研究表明，通常用于治疗癌症的非侵入性放射治疗可以重新编程心肌细胞到更年轻，也许更健康的状态，解决细胞本身的电气问题，而无需疤痕组织来阻断过度活跃的回路。研究还表明，同样的细胞重新编程效果可以通过降低辐射剂量来实现，这为不同类型的心律失常中放射治疗的更广泛应用打开了大门。

这项研究发表在9月24日的《自然通讯》杂志上。

华盛顿大学的医生科学家在2017年表明，通常为癌症治疗保留的放射治疗可以针对心脏来治疗心室心动过速。

从理论上讲，放射治疗可以复制通常通过导管消融产生的疤痕组织，但具有更短和完全非侵入性的程序，使治疗提供给病情较重的患者。令人惊讶的是，医生发现，患者在放射治疗后几天到几周内心律失常有了很大的改善，比放射治疗后形成疤痕组织的时间要快得多，这表明单剂量的放射在不形成疤痕组织的情况下会降低心律失常。数据表明，放射治疗工作一样好，如果不是更好，比导管消融某些患者的心室心动过速，但以不同和未知的方式。

"传统上，导管消融会产生疤痕组织，阻塞导致心室心动过速的电路，"资深作者、心脏病专家史黛西·伦施勒（Stacey L. Rentschler）说，他是医学副教授、发展生物学和生物医学工程学副教授。"为了帮助我们了解放射治疗是否也发生了同样的事情，一些首批接受这种新疗法的患者允许我们在心脏移植后研究他们的心脏组织，或者他们是否因为另一个原因而去世。我们看到，疤痕组织本身无法解释显著的临床效果，这表明辐射通过其他方式改善心律失常，因此我们深入探讨了其中的细节。

科学家们发现放射治疗触发了心肌细胞开始表达不同的基因。他们测量了一种名为"Notch"的信号通路中增加的活动，该通路以其在早期发育中的重要作用而闻名，包括在形成心脏的电传导系统方面。

在成人心肌细胞中，通常关闭绞点。但研究人员发现，单剂量的辐射会暂时激活诺奇信号，导致心肌中钠离子通道的长期增加，这是一种关键的生理变化，可以减少心律失常。

伦施勒说："心律失常与电传导速度缓慢有关。放射治疗似乎通过激活早期发育途径来加快速度，使心脏组织恢复到更健康的状态。

研究人员在老鼠和捐赠的人类心脏中研究了这些影响。在人体心脏样本中，研究人员发现，心脏肌肉细胞的这些变化只存在于接受靶向辐射剂量的心脏区域。

"辐射确实会导致一种损伤，但它不同于导管消融，"联合作者、放射肿瘤学家朱莉·施瓦茨博士说，他是放射肿瘤学教授，也是放射肿瘤学系癌症生物学部主任。"作为身体对损伤反应的一部分，心脏受伤部位的细胞似乎打开其中一些早期发育计划来修复自己。了解它是如何工作的很重要，因为有了这些知识，我们可以改进我们治疗这些患者的方式，然后将其应用于其他疾病。

研究人员还发现，辐射对存活病人的有益影响至少持续了两年。更重要的是，他们能够在小鼠身上证明低剂量的辐射产生同样的效果。较低的辐射剂量可以最大限度地减少长期副作用，并在其他类型的心律失常中打开这种治疗的大门。虽然诺维奇在这些影响中扮演了重要的角色，但施瓦茨说，这不是唯一的途径。研究人员正在继续研究辐射如何触发心脏细胞恢复到更健康的状态。

第一作者大卫M.张，在伦施勒实验室的医学博士/博士生补充说，"这是一个令人兴奋的合作，不仅基础科学家和临床医生，而且心脏病专家和放射肿瘤学家。从历史上看，放射肿瘤学家专注于癌症，并试图避免照射心脏，因此这项研究开辟了这两个领域的研究和合作的全新领域。