我们心脏的衰老，或许不只关乎细胞本身，更在于它们所处的“环境”？一项发表在顶级期刊《自然材料》上的最新研究，就为我们揭示了这个研究成果：心脏衰老的某些影响，也许能被减缓甚至逆转！

这项由新加坡国立大学设计与工程学院（CDE）生物医学工程系助理教授詹妮弗·杨（Jennifer Young）领导的团队，聚焦于一个我们常常忽略的关键因素——细胞外基质（ECM）。ECM就好比是心脏细胞的“家”，一个由蛋白质和其他成分组成的复杂网络，它不仅支撑着细胞，还通过化学信号影响着细胞的功能。

随着年龄增长，心脏的ECM会变得僵硬，其生化成分也会随之改变。这些变化会“影响”心脏细胞，导致瘢痕形成、弹性下降，最终影响心脏功能。杨助理教授指出，以往的大多数衰老研究都专注于细胞本身的变化，而他们的研究则独辟蹊径，着眼于ECM这个“环境”如何影响心脏衰老。

为了深入探究，研究团队开发了一种名为 DECIPHER（去细胞原位聚丙烯酰胺水凝胶-ECM混合物）的创新生物材料。这种材料巧妙地结合了天然心脏组织和合成凝胶，能够精确模拟ECM的硬度和生化成分。

DECIPHER 系统

（去细胞原位聚丙烯酰胺水凝胶-ECM 混合物）

研究的第一作者、新加坡国立大学的博士生Avery Rui Sun解释说，以前很难确定是ECM的僵硬度还是其生化信号在心脏衰老中扮演了更重要的角色，因为它们通常同时发生。而DECIPHER平台则解决了这个问题，让研究人员能够独立控制细胞所处的硬度和生化信号——这是此前使用天然组织系统无法实现的。

当研究团队将老化的心脏细胞放置在模拟“年轻”ECM信号的DECIPHER支架上时，他们发现了令人惊喜的结果：这些细胞开始表现得更像年轻细胞，即便支架仍然僵硬！ 进一步的研究表明，这甚至包括数千个与衰老和细胞功能相关的基因活性的转变。

反之，当年轻细胞被放置在模拟“老化”ECM的支架上时，即使支架很柔软，这些年轻细胞也开始出现功能障碍的迹象。

DECIPHER 样品由心脏组织（中间）构成，嵌入硬度可调的水凝胶中

杨助理教授总结道：“这表明，老化心脏细胞周围的生化环境比僵硬程度更重要，而年轻细胞则会同时接受这两种因素。” 她补充说：“即使组织非常僵硬，就像老年心脏的典型情况一样，‘年轻’生化信号的存在也足以推动衰老细胞恢复到更健康、更有功能的状态。这表明，如果我们能找到一种方法来恢复衰老心脏中的这些信号，或许就能逆转部分损伤，并随着时间的推移改善心脏的功能。”

她还指出，对于年轻的心脏细胞，更高的硬度会导致它们过早“老化”，这意味着如果我们能针对ECM老化的特定方面，或许就能减缓甚至预防心脏功能障碍的发生。

新加坡国立大学设计与工程学院的助理教授 Jennifer Young（右）和博士生 Avery Rui Sun（左）使用共聚焦显微镜对 DECIPHER 支架（粉色）上的心脏细胞（橙色）进行成像，以了解细胞如何与细胞外基质相互作用。

尽管这项工作仍处于研究阶段，但研究团队表示，他们的发现为旨在保持或恢复衰老过程中心脏健康的治疗方法开辟了新的方向——通过直接靶向ECM本身。

更令人振奋的是，这种方法有望应用于研究其他受衰老和疾病影响的组织。由于ECM在我们所有组织的细胞功能中都扮演着重要角色，DECIPHER方法还可以应用于研究肾脏、皮肤等其他器官的衰老和疾病，甚至包括纤维化和癌症等疾病，因为机械环境对细胞行为有着重要的影响。

通过调整细胞所处的“环境”，或许就能解锁生命的更多可能性。期待这些前沿研究能够转化为实际的疗法，为更多患者带来希望。