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移到心臟。這一現象長期困擾著醫學界，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期刊Science上發表了題為：Mechanical load inhibits cancer growth in mouse and human hearts 的研究論文。

該研究利用體內癌癥模型和體外工程心臟組織，證明了心臟跳動產生的機械負荷（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。對人類心臟轉移瘤的空間轉錄組學分析顯示，其組蛋白甲基化水平降低、染色質松散程度升高，這些變化影響了與增殖相關位點的染色質可及性，該研究還確定了Nesprin-2蛋白連接機械力與細胞核內基因表達的關鍵橋梁。

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鍵。

機械負荷：抑制癌細胞增殖的關鍵力量

為了驗證這一猜想，研究團隊設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）。結果發現，盡管肝臟、骨骼肌等多個組織都發生了癌變，但心臟卻始終安然無恙。

接下來，研究團隊構建了兩種模型，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移瘤樣本。他們發現，無論原發腫瘤來自哪里，心臟轉移瘤都表現出獨特的基因表達譜：組蛋白去甲基酶顯著上調。

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

關鍵傳感器：Nesprin-2 蛋白

研究團隊進一步鑒定出一個關鍵分子——Nesprin-2。這是一種已知的機械傳導蛋白，該研究顯示，它能夠將細胞質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基因表達的關鍵橋梁。在跳動的心臟中，Nesprin-2 感知心肌收縮和壓力負荷產生的機械力，并將其轉化為抑制細胞增殖的生化信號。

將肺癌細胞移植到體內心臟之前，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生的機械力的影響。Nesprin-2 是感知這些機械力的關鍵分子，從而導致癌細胞中組蛋白甲基化減少和染色質松散，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，不僅以其節律維持著我們的生命，更以其獨特的機械力學環境，構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，這為開發基于機械刺激的癌癥療法奠定了理論基礎。

論文鏈接：

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

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