Science：心脏为什么不得癌症？

题图 | Pixabay

文源 | 生物世界

你有没有注意到一个现象——人体几乎所有器官和组织都可能长肿瘤，但神奇的是，尽管心脏血管丰富、血液供应充足，但心脏肿瘤非常罕见，不仅如此，其他部位的肿瘤也几乎不会转移到心脏。这一现象长期困扰着医学界，至今还没有一个令人满意的解释。

2026 年 4 月 23 日，的里雅斯特大学（University of Trieste）的研究人员在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Mechanical load inhibits cancer growth in mouse and human hearts 的研究论文。

该研究利用体内癌症模型和体外工程心脏组织，证明了心脏跳动产生的机械负荷（Mechanical load）可降低心肌中的癌细胞增殖，是一道强大的天然抗癌屏障。对人类心脏转移瘤的空间转录组学分析显示，其组蛋白甲基化水平降低、染色质松散程度升高，这些变化影响了与增殖相关位点的染色质可及性，该研究还确定了Nesprin-2蛋白连接机械力与细胞核内基因表达的关键桥梁。

这项研究揭示了机械力如何保护心脏免受癌症侵害，并为基于机械刺激的癌症治疗新策略提供了潜在思路。

图源：论文截图

心脏的双重特性：不再生却抗癌症

哺乳动物的心脏有一个显著特点：心肌细胞在出生后不久就停止分裂，导致心脏几乎无法自我再生。与此同时，心脏却对癌症表现出惊人的抵抗力。因此，科学家们猜测，限制心脏再生的机制，可能也正是保护心脏免受癌症侵袭的关键。

机械负荷：抑制癌细胞增殖的关键力量

为了验证这一猜想，研究团队设计了一系列精巧的实验。他们首先利用基因工程小鼠模型，诱导了致癌基因突变（K-Ras 基因突变、p53 基因缺失）。结果发现，尽管肝脏、骨骼肌等多个组织都发生了癌变，但心脏却始终安然无恙。

接下来，研究团队构建了两种模型，一种是“异位心脏移植”模型，将供体小鼠心脏移植到受体小鼠的颈部，使其恢复血液灌注但不承受泵血所产生的机械负荷。另一种是可精确控制机械负荷的“工程心脏组织”模型。

“异位心脏移植”模型（论文截图）

“工程心脏组织”模型（论文截图）

结果显示，在承受正常机械负荷的心脏（即正常跳动的心脏）中，癌细胞（肺癌、结肠癌和黑色素瘤细胞）几乎无法生长。而在卸载机械负荷的心脏（保持血液供应和功能但不跳动的心脏）中，癌细胞会迅速增殖、大肆侵袭，取代了大部分健康心肌组织。这直接证明了机械力本身是抑制癌细胞增殖的关键力量。

分子机制：从机械力到基因表达

那么，机械负荷是如何抑制癌细胞增殖的呢？研究团队进一步分析了人类心脏转移瘤样本。他们发现，无论原发肿瘤来自哪里，心脏转移瘤都表现出独特的基因表达谱：组蛋白去甲基酶显著上调。

这导致了一个关键变化：组蛋白 H3 第 9 位赖氨酸的三甲基化（H3K9me3）水平降低，从而导致染色质结构变得松散。染色质是 DNA 的包装形式，其紧凑程度直接影响基因的开启或关闭。在心脏机械负荷的作用下，癌细胞中与增殖相关的基因区域可及性降低，从而被“锁死”。

关键传感器：Nesprin-2 蛋白

研究团队进一步鉴定出一个关键分子——Nesprin-2。这是一种已知的机械传导蛋白，该研究显示，它能够将细胞质受到的机械力信号传递到细胞核，是连接细胞机械力与细胞核内基因表达的关键桥梁。在跳动的心脏中，Nesprin-2 感知心肌收缩和压力负荷产生的机械力，并将其转化为抑制细胞增殖的生化信号。

将肺癌细胞移植到体内心脏之前，先使其 Nesprin-2 表达沉默，这些肺癌细胞即使在存在生理机械负荷的心脏（即跳动的心脏）中也能快速增殖，形成大型肿瘤。

抑制心脏中癌细胞增殖的关键机制：植入心肌的癌细胞会受到心肌细胞收缩以及心脏跳动产生的机械力的影响。Nesprin-2 是感知这些机械力的关键分子，从而导致癌细胞中组蛋白甲基化减少和染色质松散，最终抑制癌细胞增殖。（论文截图）

带来癌症治疗新思路

心脏，这个日夜不停跳动的生命引擎，不仅以其节律维持着我们的生命，更以其独特的机械力学环境，构筑了一道坚固的天然抗癌防线。

这项研究不仅解释了心脏几乎不会患癌症，更重要的是，它开辟了癌症治疗的全新方向。既然机械负荷能抑制心脏中的癌细胞，那么或许可以通过模拟或施加机械刺激来治疗其他部位的肿瘤，这为开发基于机械刺激的癌症疗法奠定了理论基础。

论文链接：

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

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