现在,一项新的临床前研究南佛罗里达大学健康(普遍服务基金健康)研究人员已确定,sirtuin蛋白1 (SIRT1)和sirtuin蛋白3 (SIRT3)水平下降,衰老的心,影响心肌细胞的能力(心肌细胞)合同对缺血再灌注损伤(也称为再灌注损伤)。此外，研究人员报道，与年龄相关的SIRT1和SIRT3缺乏可通过改变线粒体动力学损害心功能，而线粒体动力学在代谢健康和炎症反应中发挥重要作用。

这项研究结果发表在7月3日的《老化细胞》杂志上。

“我们发现，线粒体动力学中与年龄相关的变化是由SIRT1/SIRT3缺乏引起的，特别是在心肌细胞中，”首席研究员Ji Li博士说，他是USF Health Morsani医学院的外科教授。“你需要SIRT1和SIRT3的强大存在，以保持心脏线粒体动态的健康。否则，心脏的泵血功能就会变弱。”

在活细胞中，线粒体产生驱动几乎所有过程所需的能量。心肌细胞比其他细胞含有更多的线粒体，因为心脏需要大量的能量来不断地将血液泵到全身。稳定的线粒体动态在线粒体的不断分裂(裂变)和合并(融合)之间维持健康的平衡，并有助于确保这些被称为细胞"发电站"的专门结构的质量。

再灌注是急性心脏病发作后的一种常见治疗方法，可恢复因阻塞冠状动脉的血凝块而受损的心脏区域的血液流动(从而恢复氧气)。矛盾的是，在一些患者中，这种必要的血管重建术会进一步损伤最初心脏病发作部位周围的心肌组织。目前没有有效的治疗方法来防止再灌注损伤。

为了帮助分析心肌线粒体对缺血再灌注应激的反应，USF Health的研究人员删除了小鼠心肌细胞中的SIRT1或SIRT3，并通过限制血流检测线粒体对缺血应激的反应。研究人员发现，缺乏SIRT3心肌细胞的小鼠心脏中的线粒体比SIRT3完好的小鼠心脏更容易受到再灌注应激。这些敲除小鼠的心脏线粒体动力学(包括线粒体的形状、大小和结构)在生理学上与保留心脏SIRT3的老龄野生型(正常)小鼠相似。

此外，当缺血-再灌注应激引入时，去除SIRT1或SIRT3的年轻小鼠心肌细胞收缩明显减弱，并表现出衰老样心功能障碍。本质上，没有了SIRT1/SIRT3，这些原本健康的年轻老鼠的心脏看起来和行为都像年老的心脏。

“我们开始这项研究，试图了解为什么老年人心脏病发作的发生率比年轻人高，以及为什么即使他们接受最大限度的治疗，他们也更容易死亡。年轻的人更有可能从心脏病发作中康复，较少可能遭受缺血-再灌注损伤，”李博士说，他是USF健康心脏研究所的成员。“我们的研究表明，其中一个原因可能是SIRT1和SIRT3都随着年龄的增长而下调。年轻人体内的这些蛋白质水平更高，从而使线粒体动态更健康。”

李博士说，这项研究还表明，在外科手术打开阻塞的冠状动脉以恢复老年患者的血液流动之前，实施一项“挽救”(改善)其下降的SIRT1/ SIRT3水平的治疗，可能会增加对心肌再灌注应激的耐受性，从而减少心脏病发作并发症和死亡。他补充说，这种心脏保护治疗可能采用遗传方法来增加SIRT1/SIRT3的产生，或者采用激动剂(药物)来激活SIRT1/SIRT3。

如果他们的小鼠模型研究结果可以应用于人类心脏，李博士的团队希望与有兴趣开发和测试SIRT1/SIRT3激活剂以减轻心脏病发作相关的再灌注损伤的公司合作。

“我们的最终目标是确定治疗心脏病的理想靶点，特别是老年患者，”李博士说，他的研究得到了国家心肺血液研究所、国家衰老研究所和国家普通医学科学研究所的资助。

Journal Reference:

Jingwen Zhang, Zhibin He, Julia Fedorova, Cole Logan, Lauryn Bates, Kayla Davitt, Van Le, Jiayuan Murphy, Melissa Li, Mingyi Wang, Edward G. Lakatta, Di Ren, Ji Li. Alterations in mitochondrial dynamics with age‐related Sirtuin1/Sirtuin3 deficiency impair cardiomyocyte contractility. Aging Cell, 2021; 20 (7) DOI: 10.1111/acel.13419