心弱则脑苦

心脏问题会导致大脑记忆中心的基因活性受到干扰，从而引起认知缺陷。德国神经退行性疾病中心（DZNE），哥廷根大学医学中心（UMG）和德国心血管研究中心（DZHK）的研究人员根据实验室研究得出了这一结论。

德国神经退行性疾病中心（DZNE）官网2月26日消息

他们认为，他们发现了心脏病患者痴呆症风险增加的可能原因。在小鼠中，一种已知会影响基因活性的特殊药物可以缓解精神缺陷。参与的专家将这些结果视为治疗的潜在方法。研究数据发表在科学期刊《EMBO分子医学》（EMBO Molecular Medicine）上。

研究于2021年1月20日发表在《EMBO Molecular Medicine》（最新影响因子：8.821）杂志上

在德国，大约有400万人受到所谓的“心力衰竭”的影响：他们的心肌太弱，无法向全身输送足够的血液，因此异常增大。身体健康和生活质量因此受到影响。此外，受影响的个体患痴呆症的风险也会增加。

“有心脏问题尤其是心力衰竭的人，可能会出现明显的认知缺陷，患阿尔茨海默病的风险会增加。可能的原因包括大脑的血液供应受损和海马体功能障碍，海马体是记忆的控制中心。”André Fischer解释道，他是DZNE哥廷根的研究小组组长，同时也是哥廷根大学精神病学和心理治疗系的教授。

“然而，目前还缺乏有效治疗心脏病患者认知缺陷的疗法。这是因为我们完全不清楚哪些缺陷是由神经元触发的。目前还没有这方面的数据。”

André Fischer

应激细胞

现在，由André Fischer教授和Karl Toischer教授领导的一个团队首次展示了这一课题的发现。研究人员在小鼠身上观察到，由于心脏问题，海马区基因活性受损。Fischer解释说：“在记忆测试中，患有心力衰竭的小鼠的表现明显比健康的同伴差。然后我们检查了海马体的神经元。在患有心力衰竭的小鼠中，我们发现细胞应激通路增加，神经元中的基因活性改变。”

紧密缠绕

一只小鼠的基因组——以及人类的基因组——包括大约2万个基因。然而，在任何给定的细胞中，只有一部分是活跃的，可以说是开启的。这不仅仅是一个开启或关闭的状态：活性的强度可以是强的，也可以是弱的。

除其他因素外，这取决于DNA(携带基因组的线状分子)缠绕得有多紧密，以及上面的基因有多容易接近。在小鼠和人类身上，DNA都超过一米长。但在细胞中，分子是如此紧密，以至于它能进入细胞核。

“基因只有在细胞机制允许的情况下才能发挥作用。为此，DNA需要在相关位点上缠绕得更松一些。这类似于一个缠了一圈圈的毛线球，”Fischer说。在目前的研究中，研究人员发现患有心脏病的小鼠的神经细胞中DNA的缠绕比健康小鼠的更为紧密。因此，与健康小鼠相比，海马功能相关的各种基因活性较低。

一种可以改善记忆的药物

科学家们发现，组蛋白中的化学变化是这种紧密缠绕的原因。组蛋白是一种特殊的蛋白质：DNA缠绕着它们，就像纱线缠绕着线轴一样。

Fischer的研究小组研究组蛋白和其他影响基因活性的因素已经有很长一段时间了——用专业术语来说，它们被称为“表观遗传机制”。在这种情况下，研究人员也在研究药物。在之前的研究中，他们能够证明抗癌药物“vorinostat”可以缓解小鼠的遗传和年龄相关的记忆问题。

目前，vorinostat正在研究用于治疗阿尔茨海默病患者的DZNE临床试验。在目前的研究中，科学家们用这种药物治疗心力衰竭的小鼠。他们发现，心脏的泵血能力没有明显变化，但记忆能力有所提高。

跨学科合作

“Vorinostat已被证明对组蛋白和基因活性起作用。我们的研究因此提供了导致心脏问题后认知功能障碍的分子过程的初步线索，并指出了潜在的治疗方法，”Fischer对结果评论道。

“然而，事实是，我们还不明白为什么由于心力衰竭，海马体中的基因活性会受到干扰。大脑供血不足的作用是什么?有问题的心脏会释放影响组蛋白的物质吗?我们打算对有心脏问题的患者进行研究。我们目前的研究涉及神经科学和心脏研究领域的专家，我们的目标是以跨学科的方式解决这些问题。”

德国神经退行性疾病中心

参考文献

Source：German Center for Neurodegenerative Diseases

A weak heart makes a suffering brain

References：

Md Rezaul Islam, Dawid Lbik, Md Sadman Sakib, Raoul Maximilian Hofmann, Tea Berulava, Martí Jiménez Mausbach, Julia Cha, Maria Goldberg, Elerdashvili Vakhtang, Christian Schiffmann, Anke Zieseniss, Dörthe Magdalena Katschinski, Farahnaz Sananbenesi, Karl Toischer, Andre Fischer. Epigenetic gene expression links heart failure to memory impairment. EMBO Molecular Medicine, 2021; DOI: 10.15252/emmm.201911900

Gianluigi Condorelli, Michela Matteoli. Mind your heart: the epigenetic consequences of heart failure on brain function. EMBO Molecular Medicine, 2021; DOI: 10.15252/emmm.202013785