Science：心臟為什么不得癌癥？

題圖 | Pixabay

文源 | 生物世界

你有沒有注意到一個現(xiàn)象——人體幾乎所有器官和組織都可能長腫瘤，但神奇的是，盡管心臟血管豐富、血液供應(yīng)充足，但心臟腫瘤非常罕見，不僅如此，其他部位的腫瘤也幾乎不會轉(zhuǎn)移到心臟。這一現(xiàn)象長期困擾著醫(yī)學界，至今還沒有一個令人滿意的解釋。

2026 年 4 月 23 日，的里雅斯特大學（University of Trieste）的研究人員在國際頂尖學術(shù)期刊Science上發(fā)表了題為：Mechanical load inhibits cancer growth in mouse and human hearts 的研究論文。

該研究利用體內(nèi)癌癥模型和體外工程心臟組織，證明了心臟跳動產(chǎn)生的機械負荷（Mechanical load）可降低心肌中的癌細胞增殖，是一道強大的天然抗癌屏障。對人類心臟轉(zhuǎn)移瘤的空間轉(zhuǎn)錄組學分析顯示，其組蛋白甲基化水平降低、染色質(zhì)松散程度升高，這些變化影響了與增殖相關(guān)位點的染色質(zhì)可及性，該研究還確定了Nesprin-2蛋白連接機械力與細胞核內(nèi)基因表達的關(guān)鍵橋梁。

這項研究揭示了機械力如何保護心臟免受癌癥侵害，并為基于機械刺激的癌癥治療新策略提供了潛在思路。

圖源：論文截圖

心臟的雙重特性：不再生卻抗癌癥

哺乳動物的心臟有一個顯著特點：心肌細胞在出生后不久就停止分裂，導致心臟幾乎無法自我再生。與此同時，心臟卻對癌癥表現(xiàn)出驚人的抵抗力。因此，科學家們猜測，限制心臟再生的機制，可能也正是保護心臟免受癌癥侵襲的關(guān)鍵。

機械負荷：抑制癌細胞增殖的關(guān)鍵力量

為了驗證這一猜想，研究團隊設(shè)計了一系列精巧的實驗。他們首先利用基因工程小鼠模型，誘導了致癌基因突變（K-Ras 基因突變、p53 基因缺失）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管肝臟、骨骼肌等多個組織都發(fā)生了癌變，但心臟卻始終安然無恙。

接下來，研究團隊構(gòu)建了兩種模型，一種是“異位心臟移植”模型，將供體小鼠心臟移植到受體小鼠的頸部，使其恢復血液灌注但不承受泵血所產(chǎn)生的機械負荷。另一種是可精確控制機械負荷的“工程心臟組織”模型。

“異位心臟移植”模型（論文截圖）

“工程心臟組織”模型（論文截圖）

結(jié)果顯示，在承受正常機械負荷的心臟（即正常跳動的心臟）中，癌細胞（肺癌、結(jié)腸癌和黑色素瘤細胞）幾乎無法生長。而在卸載機械負荷的心臟（保持血液供應(yīng)和功能但不跳動的心臟）中，癌細胞會迅速增殖、大肆侵襲，取代了大部分健康心肌組織。這直接證明了機械力本身是抑制癌細胞增殖的關(guān)鍵力量。

分子機制：從機械力到基因表達

那么，機械負荷是如何抑制癌細胞增殖的呢？研究團隊進一步分析了人類心臟轉(zhuǎn)移瘤樣本。他們發(fā)現(xiàn)，無論原發(fā)腫瘤來自哪里，心臟轉(zhuǎn)移瘤都表現(xiàn)出獨特的基因表達譜：組蛋白去甲基酶顯著上調(diào)。

這導致了一個關(guān)鍵變化：組蛋白 H3 第 9 位賴氨酸的三甲基化（H3K9me3）水平降低，從而導致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散。染色質(zhì)是 DNA 的包裝形式，其緊湊程度直接影響基因的開啟或關(guān)閉。在心臟機械負荷的作用下，癌細胞中與增殖相關(guān)的基因區(qū)域可及性降低，從而被“鎖死”。

關(guān)鍵傳感器：Nesprin-2 蛋白

研究團隊進一步鑒定出一個關(guān)鍵分子——Nesprin-2。這是一種已知的機械傳導蛋白，該研究顯示，它能夠?qū)⒓毎|(zhì)受到的機械力信號傳遞到細胞核，是連接細胞機械力與細胞核內(nèi)基因表達的關(guān)鍵橋梁。在跳動的心臟中，Nesprin-2 感知心肌收縮和壓力負荷產(chǎn)生的機械力，并將其轉(zhuǎn)化為抑制細胞增殖的生化信號。

將肺癌細胞移植到體內(nèi)心臟之前，先使其 Nesprin-2 表達沉默，這些肺癌細胞即使在存在生理機械負荷的心臟（即跳動的心臟）中也能快速增殖，形成大型腫瘤。

抑制心臟中癌細胞增殖的關(guān)鍵機制：植入心肌的癌細胞會受到心肌細胞收縮以及心臟跳動產(chǎn)生的機械力的影響。Nesprin-2 是感知這些機械力的關(guān)鍵分子，從而導致癌細胞中組蛋白甲基化減少和染色質(zhì)松散，最終抑制癌細胞增殖。（論文截圖）

帶來癌癥治療新思路

心臟，這個日夜不停跳動的生命引擎，不僅以其節(jié)律維持著我們的生命，更以其獨特的機械力學環(huán)境，構(gòu)筑了一道堅固的天然抗癌防線。

這項研究不僅解釋了心臟幾乎不會患癌癥，更重要的是，它開辟了癌癥治療的全新方向。既然機械負荷能抑制心臟中的癌細胞，那么或許可以通過模擬或施加機械刺激來治療其他部位的腫瘤，這為開發(fā)基于機械刺激的癌癥療法奠定了理論基礎(chǔ)。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads9412

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