心脏通过改变心肌壁的厚度和几何形状来应对压力。这种器官层面的重塑主要由单个心肌细胞的生长驱动。心肌细胞可以沿着宽度方向添加收缩单元（导致心室壁增厚，即向心性重构）或沿着长度方向添加收缩单元（导致心室壁变薄，即离心性重构）。沿着不同轴线的生长会产生根本不同的功能适应和病理后果，然而空间协调心脏生长的分子机制一直不清楚。

微管是动态的细胞骨架纤维，组织细胞内运输、RNA定位和蛋白质合成，并且是心脏整体生长所必需的。微管稳定性的双向改变与不同模式的心脏重构相关，但微管是否主动指导生长以及通过何种机制仍然未知。不同的研究发现，细胞间连接（闰盘）的结构重塑与小鼠和患者组织中的离心性重构有关。因此，研究者假设微管动力学可能作为分子开关，指导心肌细胞增厚或拉长，部分可能通过闰盘的结构重塑来实现。

使用原代心肌细胞和通过药物及遗传手段操控微管动力学的动物模型，研究者发现微管稳定性通过至少两种主要机制控制心脏生长的方向。在体外，微管稳定化使心肌细胞宽度增加，而微管失稳导致细胞拉长。机制上，微管稳定化将mRNA输出重新导向细胞核的短轴，从而将mRNA和蛋白质合成重定向到细胞的宽度方向——这一过程依赖于微管与核膜蛋白之间的相互作用。此外，微管稳定化迅速加强了闰盘结构，而微管失稳则导致闰盘结构丧失。破坏闰盘粘附足以引起心肌细胞拉长，并使新合成的收缩蛋白向细胞两端掺入。在体内，微管稳定性增加的心脏重构小鼠模型表现出翻译重新定位、闰盘致密化以及心室壁增厚；而微管失稳则导致闰盘减弱和心室壁变薄。人类心脏样本反映了这些模式：闰盘致密化程度与心肌细胞拉长、心腔扩张和心功能恶化相关。

综上所述，研究者提出了一个由微管细胞骨架介导的双向心脏肥大模型。改变的微管动力学重新引导mRNA定位、蛋白质合成和闰盘结构，以促进心肌细胞增厚或拉长，这使微管成为定向生长的上游效应器。研究结果确定了可调控的靶点来引导心脏生长，为心脏适应和疾病的研究开辟了新途径。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Emily A. Scarborough et al, Microtubule dynamics control the direction of cardiomyocyte growth, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adz1970.