研究人员发现线粒体转移如何恢复心肌

将线粒体从患者健康的骨骼肌转移到受损的缺血性心脏组织已被证明可以恢复心肌，增加能量生产，改善心室功能

大约十年前，波士顿儿童医院的James McCully博士开创了临床前工作，以医学博士Sitaram Emani为首的心脏外科医生一直在测试它，以帮助患有先天性心脏病和缺血再灌注损伤的儿童脱离ECMO

Emani说：“我们意识到，如果我们添加线粒体，恢复的可能性会高得多。”。迄今为止，已有16名儿童接受了自体线粒体移植。其中，80%的患者能够脱离ECMO，而历史上这一比例为40%

但线粒体转移一直面临质疑——部分原因是没有人真正知道它为什么有效

Emani说：“我们假设线粒体进入细胞，接管并产生细胞的所有能量。”。“但没有意义的是，我们只需要极少量的线粒体就可以使心肌恢复。数学计算不出来。”心脏外科研究员Juan Melero Martin博士在《自然》杂志上发表的一项研究发现了一个令人惊讶的解释。转移的线粒体通过自噬（一种细胞内务管理）触发细胞破坏其低效线粒体

这给细胞提供了更好的线粒体库，提高了它们的生物能量和适应性。这一见解最终可以改善对广泛心脏病的护理

追踪线粒体的作用Melero-Martin实验室从一个不同的长期目标开始：发展血管网络，以供应工程组织，使组织移植更有效。这种血管网络还可以提供药物或基因治疗，或者为移植细胞提供家园，比如糖尿病患者的胰岛素产生细胞

为了建立网络，实验室研究了构成血管的内皮细胞。但还需要一个额外的推动力。Melero Martin说：“我们意识到内皮细胞需要支持细胞，如间充质细胞，以帮助它们移植到体内组织中。”

研究小组随后表明，内皮细胞的植入依赖于线粒体从伴随的间充质细胞转移。当他们分离线粒体并将其与内皮细胞直接孵育时，细胞变得更加适合，能够更好地移植

“但我们的实验都没有触及细胞发生了什么以及它们如何从线粒体中获得好处的核心，”Melero Martin说

因此，研究人员决定标记线粒体，并在将其放入细胞后进行追踪。梅莱罗·马丁说：“几天后，就没有它们的踪迹了；它们正在退化。”。“然而，我们仍然看到细胞中的能量增加。我们感到困惑。”

最新的研究表明，线粒体的涌入翻转了一个开关，使细胞成为“干净的房子”，消化旧的线粒体并提供新的供应。但在临床应用中，线粒体转移似乎给细胞恢复活力带来了很多麻烦。是否可以在不需要实际移植线粒体的情况下触发自噬

Melero Martin的实验室正在研究不同的可能性。它们包括改造可用于任何患者的现成线粒体，只使用线粒体的一部分，或直接触发参与自噬的分子途径。（该研究确定了一种这样的途径，PINK1 Parkin。）

将线粒体应用于心脏移植

同时，Emani正在研究当循环死亡（DCD）后捐献心脏时，线粒体转移是否可以提高心脏移植的成功率。DCD心脏可能会扩大供体库，但有缺血性损伤，因此很难移植

“我们知道患者在移植后会有一段时间的缺血再灌注损伤，”Emani说。“我们认为线粒体治疗将有助于它们的恢复。”

McCully和Emani之前在DCD移植的动物模型中表明，线粒体转移可以保护心肌功能。现在，通过与新英格兰捐赠服务公司的合作，他们正在处理未用于移植的人类DCD心脏

该临床前方案需要使心脏复活，输送线粒体或安慰剂，并测量心脏功能

Emani说：“如果它有效，它将真正扩大捐款的使用能力。”。“下一步将是临床试验。”

Emani还着眼于使用线粒体治疗左心发育不全综合征（HLHS）。他和他的同事刚刚完成了一项小型随机试验，研究将经线粒体预处理的间充质祖细胞转移到左心室心内膜，以帮助HLHS患者实现双心室循环

他认为线粒体可以改善间充质细胞的植入，他希望这反过来能增强心室功能并刺激心肌重塑

Emani说：“我们一直在考虑基于细胞的心脏病治疗，并通过提供血管供应来优化移植物，如心脏的新小叶或贴片。”。“Juan的研究结果为我们理解移植的线粒体是如何工作的提供了一个缺失的环节。”