UT Southwestern研究人员领导的一项新研究表明，改变心脏细胞的能量消耗所消耗的能量可以帮助心脏死亡时心脏再生。这项发现发表在2020年2月20日的《自然新陈代谢》(Nature Metabolism)上，可以为治疗各种心肌受损的疾病(包括由病毒，毒素，高血压或心脏病发作引起的心力衰竭)开辟新的途径。

UT Southwestern医师研究人员Hesham A. Sadek解释说，当前用于心力衰竭的药物治疗(包括ACE抑制剂和β受体阻滞剂)的重点是试图阻止心脏肌肉损失的恶性循环，因为劳损进一步损害了剩余的心肌，导致更多细胞死亡。 ，医学博士，心脏病学小J. Fred Schoellkopf。目前尚无用于重建心肌的治疗方法。

九年前，萨德克(Sadek)和他的同事们发现，如果哺乳动物的心脏在生命的最初几天受到心肌细胞分裂(这些细胞负责心脏的收缩力)的刺激而受损，它们就会再生。但是，这种能力在7天之前就完全丧失了，这是一个突然的转折点，这些细胞的分裂急剧减慢。

随后的研究表明，这种再生能力的变化似乎至少部分是由于破坏细胞线粒体所产生的自由基所致，该细胞体为细胞提供动力。这些自由基破坏细胞的DNA，这种现象称为DNA破坏，促使它们停止分裂。

Sadek解释说，心肌细胞线粒体消耗能量的方式似乎促进了自由基产生的转变。尽管线粒体在子宫内和出生时都依赖葡萄糖，但它们在出生后的几天会转换为脂肪酸，以利用母乳中的这些能量密集分子。

Sadek和他的同事们想知道，强迫线粒体继续消耗葡萄糖是否会阻碍DNA损伤，进而扩大心脏细胞再生的窗口。为了验证这个想法，研究人员尝试了两个不同的实验。

首先，他们跟随老鼠的幼崽，它们的母亲经过基因改造以产生低脂母乳，并且在断奶后以低脂食物为食。研究人员发现，这些啮齿动物的心脏比正常情况晚了几周，它们的心肌细胞继续表达与细胞分裂相关的基因，其窗口的时间窗要比那些定期喂母乳和松鼠的老鼠长得多。但是，这种影响并没有持续到成年期–他们的肝脏最终通过合成饮食中缺少的脂肪来弥补其不足，这大大降低了他们心脏的再生能力。

在第二个实验中，研究人员创造了转基因动物，其中的研究人员可以删除一种称为丙酮酸脱氢酶激酶4(PDK4)的酶，这是心脏细胞线粒体消化脂肪酸所必需的。当研究人员提供一种药物来关闭PDK4的生产时，即使在成年期，这些动物的心肌细胞也开始消耗葡萄糖而不是脂肪酸。