由匹兹堡大学 ( University of Pittsburgh, Pitt ) 和匹兹堡大学医学院 ( University of Pittsburgh School of Medicine, UPMC ) 进行的一项新研究，说明了心脏肌肉细胞在遇到压力时会产生的状况，心肌细胞的核孔数量会调降，以降低压力损伤的影响。
核孔数量大幅下降也减少了蛋白质输入的通道
核孔复合体（ Nuclear pore complexes, NPC ）是一种大型的蛋白质组合物，可穿透核膜并提供细胞质和细胞核之间唯一交通管道。 NPC 选择性地让蛋白质和 mRNA 等通过其通道，来控制核质（ nucleocytoplasmic ）转运，进而发挥保护核心成分、调节基因表达和蛋白质合成方面的重要作用。科学家对小鼠进行的新研究表明，核孔的数量会随着心肌细胞的成熟而大幅减少，这减少了蛋白质向细胞核的输入。虽然这可能可以保护器官免于受到有害讯号（如高血压）的影响，但其代价是同时也阻止了心肌细胞接收促进再生的讯号，也就是说，这种巧妙的保护策略在再生方面适得其反。科学家们证明，虽然关闭来自环境的破坏性讯号的大门可能会保护心肌免受压力引起的损伤，但它也可以通过阻断促进再生的讯号来阻止成年心脏细胞更新。
上图左、右分别为胚胎和幼囓齿动物心脏细胞核的电子显微镜图像，可看出核孔的数量随着心脏细胞发育而减少。 [Han et al., 2022, Developmental Cell]
核孔减少阻断压力的同时，也使心脏细胞无法再生
人体组织中的细胞如皮肤、肝脏、骨骼等，在受伤后细胞仍保留分裂和自我修复的能力，甚至到老年。但心脏不像骨髓或肝脏，心脏几乎没有尚未完全分化的库存细胞(心肌的干细胞)，因此心脏细胞一旦成年就不会再分裂形成心肌。因此， Kühn 博士与 Pitt大学的医学和生物工程副教授 Yang Liu 博士和细胞生物学和病理学副教授 Donna Stolz 博士一同分析核孔。这些围绕细胞脂膜上的小孔调节著分子进出细胞核的通道。
Kühn 博士举例说：“像高速公路上的沥青封层保护柏油路面一样，核膜这个不透水层可以保护细胞核，而核孔是让讯息通过屏障进入细胞核的途径。” Liu 博士利用超分辨率显微镜计算胎儿和成年小鼠心肌细胞中的核孔数量。发现数量在整个发育过程中减少了 63%（胎儿细胞平均 1800 多个核孔，到婴儿细胞约 1000 个，而成人平均约不到 700 个）。同时， Stolz 博士透过电子显微镜，将核孔密度在心脏细胞发育过程中降低情况加以验证。在 Kühn 团队先前的研究中发现， Lamin b2 是一种在新生小鼠中高度表达的基因，对心肌细胞的再生相当重要，但它会随着年龄的增长而下降。在本次研究中，研究小组发现抑制小鼠体内的 Lamin b2 会减少核孔的数量。核孔数量控制着进入细胞核的讯息量，随着心肌细胞的成熟和核孔的减少，进入细胞核的讯息也就越来越少。
在应对高血压等压力时，心肌细胞的细胞核会接收到遗传途径的调节讯号，进一步改造了结构，这种重塑是导致心脏衰竭的主要原因。而另一研究设计是较少核孔的高血压小鼠模型，这种小鼠显示参与有害心肌重塑的遗传途径的调节减少，因此牠们比对照小鼠有更佳的心脏功能及更好的存活率。
此研究仍有其限制，多倍体对核孔的影响有待验证
虽然核孔解释了为什么成年心脏无法自我再生，但新生的心脏可以，这些发现对心脏如何随着年龄的增长以及它如何进化以应对压力是相当重要的进展。但本研究也有其侷限性，因为它缺乏量化细胞中染色体组的数量的倍数性（ ploidy ）和同一细胞核中的核孔数量的技术。 Kühn 团队的早期研究表明，抑制 Lamin b2 的表达会增加多倍体核（ polyploid nuclei ）的形成。多倍体是否会影响核孔的数量，还需要更多的研究加以验证。
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