一项新的研究揭示，自身抗体对系统性红斑狼疮患者的心脏功能有直接影响。心血管疾病是系统性红斑狼疮患者的主要死亡原因，这是一种自身免疫性疾病，免疫系统错误地攻击身体自身的组织和器官，包括心脏、血管、肺部、关节、大脑和皮肤。狼疮性心肌炎，即心肌的炎症，尤其危险，因为它会扰乱心跳的节奏和力量。不幸的是，导致这种复杂疾病的机制仍然不清楚，且难以研究。
关于狼疮的一个持续问题是，为什么某些患者会发展为心肌炎而其他患者则不会，以及在受影响者之间，临床症状差异（从无症状到严重心力衰竭）为什么如此之大。狼疮涉及多种自身抗体，这些抗体是错误攻击身体自身组织的免疫蛋白，它们的具体靶点差异很大。与遗传差异类似，这些变异也可能解释为什么个体间症状不同。
研究人员长期以来推测，特定自身抗体的独特特征可能解释了在狼疮病例中观察到的令人费解的变化。然而，确定导致心脏损伤的自身抗体被证明非常困难，主要原因是缺乏准确反映狼疮患者心脏疾病的实验模型。目前使用的动物模型并未充分反映人类心脏生理，而来源于人类的细胞培养又无法重现心脏的复杂性和功能。
最近的研究表明，自身抗体显著影响狼疮患者的心脏健康
一项最近的研究于8月15日发表在《自然心血管研究》上，研究团队来自哥伦比亚大学工程学院、哥伦比亚大学瓦吉洛斯医生与外科医生学院和哈佛大学。他们得出的结论是，自身抗体本身可以直接损害狼疮患者的心脏功能。
研究人员从健康成年人的干细胞中创建了小型心脏组织样本，利用代谢和电信号增强其发展，然后将这些组织暴露于从狼疮患者血液中提取的自身抗体中，包括那些有和没有心肌炎的患者。他们发现，自身抗体与心脏组织结合的方式取决于患者经历的心脏损伤的类型和严重程度。例如，一组具有严重心肌炎的患者表现出主要针对坏死心肌细胞的自身抗体，而那些心脏泵送效率降低的患者则有主要影响活心肌细胞的自身抗体。值得注意的是，与活心脏细胞结合的自身抗体即使在没有免疫细胞的情况下，也诱导了对组织的显著生物学影响，这可能揭示了导致狼疮患者心力衰竭的新潜在机制。
此外，研究还识别出四种可能直接影响心肌的特定自身抗体。这些发现可能有助于识别处于高风险心脏疾病发展中的狼疮患者，指导新治疗策略的开发，并对其他自身免疫性疾病产生影响。
“这一发现首次证明了自身抗体可以主动导致这一复杂自身免疫性疾病中的心肌损伤，”项目首席研究员、哥伦比亚大学生物医学工程、医学科学和牙医学的杰出教授戈尔达娜·温雅克-诺瓦科维奇（Gordana Vunjak-Novakovic）表示。“我们利用人类干细胞和‘器官芯片’技术工程化的小型心脏组织能够模拟针对个别患者的器官级功能，这一点令人惊讶，尤其是在如此复杂的疾病中。我们现在处在一个能够利用既简单又高度可控的模型来研究疾病进展和治疗的时代，这些模型能够预测人类器官的行为。这就像我们生活在未来。”
工程师与临床医生之间的合作努力
温雅克-诺瓦科维奇是一位生物工程师，以她在为再生医学应用创建功能性人类组织方面的创新方法而闻名。为了这项研究，她与两位医生罗伯特·温彻斯特（Robert Winchester）和劳拉·赫拉尔迪诺-帕尔迪拉（Laura Geraldino-Pardilla）合作，他们均是纽约-哥伦比亚大学欧洲医学中心风湿病学方面的专家。这些医生提供了包含狼疮自身抗体的血液样本和狼疮患者队列的综合临床数据，使工程团队能够评估患者特异性自身抗体对心脏功能的影响，并将这些发现与患者的临床症状相关联。
“心肌炎可能难以诊断，并且在狼疮患者中有时会构成重大临床威胁。这一功能性、成熟的心脏组织模型的创建，正在为提升我们对这一复杂自身免疫性疾病的理解以及最终临床治疗开辟新途径，”温彻斯特表示。
为了更深入地探索潜在的治疗靶点，温雅克-诺瓦科维奇的团队还与哈佛大学的克里斯汀和乔纳森·赛德曼（Drs. Christine and Jonathan Seidman）合作。他们现在正在研究如何利用他们的发现，更好地理解狼疮患者心脏疾病背后的基本机制，并增强针对这一复杂和要求高的疾病的诊断和治疗选项。
“这一研究特别令人兴奋的是，我们将工程和干细胞研究的专业知识整合在一起，创造了人类心脏的模型，这使我们能够采用新颖的方法来解决与狼疮患者心脏疾病有关的长期未解之谜，”该研究的第一作者、温雅克-诺瓦科维奇实验室的博士后学者沙伦·弗莱舍（Sharon Fleischer）表示。“我们为研究自身抗体与人类器官之间的相互作用而开发的新框架开辟了理解器官损伤的非凡机会，这不仅限于狼疮，还涵盖了广泛的自身免疫性疾病。”
“能成为这样一个由工程师、医生和生物学家合作的团队的一员，齐心协力解决这一挑战性临床问题，真是一种荣幸，”该研究的共同第一作者、最近从温雅克-诺瓦科维奇实验室毕业，并在瓦吉洛斯医生与外科医生学院的医学科学家培训项目攻读MD/PhD的特雷弗·纳什（Trevor Nash）表示。
