揭示鍛煉對心臟有益但高血壓不會的原因

當在鍛煉期間心臟遭受應激時，它被認為是健康的。但是，由高血壓引起的應激對心臟是不利的。為什么？情況總是如此嗎？在一項新的研究中，來自德國心血管研究中心（DZHK）和海德堡大學醫院的研究人員獲得了新的發現，這些發現表明依賴于應激的類型，一種之前未被檢測到的信號通路導致或阻止心力衰竭。相關研究結果發表在2018年1月的Nature Medicine期刊上，論文標題為“A proteolytic fragment of histone deacetylase 4 protects the heart from failure by regulating the hexosamine biosynthetic pathway”。

這些研究人員首先研究了具有一種被稱作組蛋白去乙酰化酶4（HDAC4）的表觀遺傳開關的心臟中的一系列代謝過程。表觀遺傳學探究環境影響如何調控基因。這種新發現的信號傳導途徑依賴于應激的類型在小鼠心臟中上調或下調。他們鑒定出這一點，這是因為在這種信號通路的末端，HDAC4的一個片段在遭受生理應激（physiological stress）之后（即在鍛煉后）的健康小鼠心臟中更普遍。然而，遭受病理應激（例如由于血壓升高引起的**性應激）的小鼠心臟沒有產生這個片段。

暫時性心力衰竭

這些研究人員旨在更加密切地研究這種效應，為此培育出不能產生這個HDAC4片段的轉基因小鼠。令人驚訝的是，當這些小鼠遭受生理應激時，鍛煉不再對它們有健康的影響。相反，它們在接受強化鍛煉之后，患上短暫的心力衰竭，因此這種強化鍛煉導致它們的表現明顯下降。然而，這種心臟衰竭會再次消失。

德國心血管研究中心教授、海德堡大學分子心臟病學與表觀遺傳學系主任Johannes Backs博士說，“我們發現了暫時的心臟疲勞。”但是根據海德堡大學心臟病學系的Lorenz Lehmann博士的說法，這種綜合征也在患者身上發現到。Lehmann聲稱，這是因為這種情形僅在鍛煉期間或者在鍛煉后的幾分鐘內研究心臟功能時才能夠被檢測到。

這一切都取決于休息

這個HDAC4片段因而保護心臟免受暫時性生理應激導致的損害。然而，為什么由高血壓導致的應激或其他類型的病態應激不會如此呢？Backs說，“休息讓一切變得不同。”在鍛煉期間，心臟經常有休息時間。一種被稱作蛋白激酶A的酶在這些休息期間恢復，隨后確保這個激活HDAC4片段的健康通路在這一系列代謝過程的緊要關頭出現。

另一方面，在由嚴重高血壓導致的**性應激期間，心肌細胞中的這些信號遵循著這個新發現的病態通路：蛋白激酶A的活性在**性應激下最終明顯地減弱，而且這個HDAC4片段消失。隨后，這些心肌細胞的代謝使用比脂肪更多的糖分子比來產生能量。然而，并不是能量產生的變化讓心臟患病。相反，這是因為殘留的糖也附著到蛋白上。一些被糖改變的蛋白最終會抑制鈣代謝，從而抑制心肌的收縮功能，這導致心臟的泵血功能不足。

Backs說，“這些發現是新穎的，改變了我們思考心肌細胞如何存在障礙。我們能夠證實從表觀遺傳學到心臟收縮性存在著代謝上的關聯性。”這些研究人員還證實，利用這個HDAC4片段進行基因治療保護小鼠免受這種泵血功能不足的影響。如今，這個全新的治療原則正在深入地接受研究。

極端耐力運動能夠導致心臟損傷

即便從進化的角度來看，這個機制似乎這些研究人員來說似乎是合理的。作為我們的祖先的采集者和獵人經常要運動好幾個小時才能找到食物并把它帶回家。在這種情況下，這種新發現的信號通路可能保護了心臟。這些結果也解釋了為什么沒有休息時間的極限耐力運動能夠導致心臟損傷。Backs聲稱，“我們都直覺地知道休息是比較重要的。如今，我們可能已發現了這一點的分子原因。”

心臟遭受的長期應激導致這個信號通路發生改變，這也可能是心碎綜合征（Takotsubo心肌病）的原因，在Takotsubo心肌病中，暫時性心力衰竭特別地是由情緒應激引起。這些由Backs領導的研究人員當期正在詳細地這個現象。