圣路易斯华盛顿大学医学院的科学家进行的一项新研究表明，通常用于治疗癌症的无创放疗可以将心肌细胞重新编程为更年轻、或许更健康的状态，从而解决导致危及生命的心律失常的电问题需要诉诸长期使用的侵入性导管消融手术。
研究结果还表明，用较低剂量的辐射即可实现相同的细胞重编程效果，这为放疗更广泛地应用于不同类型心律失常的可能性打开了大门。 心律失常与电传导速度缓慢有关， 华盛顿大学医学院医学、发育生物学和生物医学工程副教授、心脏病学家StaceyL.Rentschler博士解释道。 放射治疗似乎通过激活早期发育途径来加快速度，使心脏组织恢复到更健康的状态。 Rentschler是该团队在《自然通讯》上发表的论文的资深作者，该论文的标题是 在没有跨壁纤维化的情况下，心脏放疗会诱导电传导重编程。
作者解释说，当心脏功能受损和结构性心脏病导致室性心动过速(VT)和心室颤动时，就会发生心脏骤停，这是世界上死亡的主要原因。研究人员指出，植入式心律转复除颤器是一种治疗选择，可以提高生存率，但 代价是电击导致生活质量下降，并可能导致心力衰竭(HF)恶化 。抗心律失常药物(AAD)的疗效也有限，并且会引起相当大的副作用。可以进行射频导管消融(CA)来破坏导致节律异常的心脏区域。将导管插入心脏，引发危及生命的室性心动过速的组织被烧毁，产生疤痕来阻止错误的电信号。然而，正如作者评论的那样， CA非常耗时，技术上具有挑战性，并且高度依赖于操作者 ，并且成功率各不相同，具体取决于心室功能保留程度等因素。
放射治疗(RT)以无创方式向身体任何部位的靶组织提供高剂量辐射，同时最大限度地减少脱靶暴露。这是针对不同癌症的行之有效的治疗方法。理论上，RT可以复制通常通过CA产生的疤痕组织，但使用时间短得多且完全无创的手术，这可以使病情更严重的患者可以使用这种治疗方法。2017年，华盛顿大学的医师科学家表明，可以将辐射直接照射到心脏来治疗室性心动过速。 假设，消融剂量的辐射可以无创地复制CA的效果，预计会在数月至数年内出现纤维化反应， 该团队在《自然通讯》上报告的最新研究中表示。
传统上，导管消融会产生疤痕组织，从而阻塞导致室性心动过速的电路， Rentschler说。 为了帮助我们了解放射治疗是否会发生同样的情况，一些首批接受这种新治疗的患者允许我们研究他们的心脏组织 例如，在心脏移植后或他们是否因其他原因去世。
令人惊讶的是，通过调查，医生发现患者在接受RT后几天到几周内心律失常有了很大改善，这比CA治疗后疤痕组织形成的几个月要快得多。这表明单剂量的辐射可以减少心律失常而不形成疤痕组织。分析还表明，对于某些室性心动过速患者，放射治疗的效果即使不是更好，也与CA一样有效，但方式不同且未知。研究人员报告说： 通过对接受心脏放疗的患者的心脏进行组织学检查和MRI扫描，我们提供了一组人类放疗患者的证据，表明25Gy透壁辐射不会产生透壁疤痕。 伦茨勒补充道，
科学家发现放射治疗触发心肌细胞开始表达不同的基因。他们测量了一种名为Notch的信号通路活性的增加，该通路以其在早期发育(包括心脏电传导系统的形成)中的重要作用而闻名。成人心肌细胞中的Notch通常是关闭的。但研究人员发现，单剂量的辐射会暂时激活Notch信号传导，导致心肌中钠离子通道的长期增加，这是可以减少心律失常的关键生理变化。研究小组写道： 通过RNA测序和转基因方法，我们确定心肌细胞特异性Notch激活是一种潜在的细胞信号传导机制，可能通过上调心脏钠通道来促进辐射的促传导作用。
研究人员在小鼠和捐赠的人类心脏中研究了这些影响。他们发现，在人类心脏样本中，心肌细胞的这些变化仅存在于接受目标辐射剂量的心脏区域。 放射确实会造成某种类型的损伤，但它与导管消融不同， 合著者、放射肿瘤学家、放射肿瘤学教授兼放射科癌症生物学部主任JulieK.Schwarz博士说。华盛顿大学医学院肿瘤学。 作为身体对损伤反应的一部分，心脏受损部分的细胞似乎会启动一些早期发育程序来进行自我修复。理解它是如何工作的很重要，因为有了这些知识，我们可以改进治疗这些患者的方法，然后将其应用于其他疾病。 作者进一步指出， 诸如此类的机制见解预计将导致心脏放射临床方案的改进，并最终更广泛地采用心脏放疗。
研究人员还发现，辐射的有益效果对幸存的患者持续至少两年。重要的是，他们能够在小鼠身上证明较低剂量的辐射也能产生相同的效果。较低的辐射剂量可以最大限度地减少长期副作用，并为其他类型心律失常的此类治疗打开大门。 虽然在25Gy时观察到最大的生物效应，但这些研究结果表明，15至20Gy之间的较低剂量的电离辐射也可能足以实现RT对VT减少的治疗性电生理作用， 作者表示。虽然Notch在这些效应中发挥着重要作用，但施瓦茨表示，这并不是唯一涉及的途径。研究人员正在继续研究辐射如何触发心脏细胞恢复到更健康的状态。
我们的研究结果与患者护理直接相关， 作者总结道。 大多数存活患者在单次RT治疗24个月后继续表现出VT负担减轻。 他们提出 ......通过以局部方式调节心脏电生理学且不破坏组织，以非侵入性和功能性消除VT回路的能力，可以为患有心肌疤痕的个体提供更安全的治疗和预防心律失常......我们的结果表明，功能性和功能性消除VT回路的能力RT和Notch重新激活的分子效应是持久的，预计将直接转化为治疗的长期持久性。
第一作者、Rentschler实验室的医学博士/博士生DavidM.Zhang补充道： 这不仅是基础科学家和临床医生之间的令人兴奋的合作，而且也是心脏病专家和放射肿瘤学家之间的合作。从历史上看，放射肿瘤学家专注于癌症并尽量避免照射心脏，因此这项研究开辟了这两个领域之间的全新研究和合作领域。
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