Vedci zistili príčinu nedostatočnej schopnosti regenerovať bunky srdcového svalu

Výskumníci kmeňových buniek na Kalifornskej univerzite v Los Angeles zistili, prečo dospelé bunky srdcového svalu, nazývané kardiomyocyty, stratili schopnosť proliferovať, a môžu vysvetliť, prečo má ľudské srdce takú obmedzenú regeneračnú kapacitu.

Výskum, ktorý sa uskutočnil na bunkových líniách a myšiach, by mohol viesť k vývoju metód na preprogramovanie buniek srdcového svalu priamo v srdciach pacientov, čo by im umožnilo vytvárať nové svaly a opravovať poškodenia, povedal Dr. Robb MacLellan z Centra regeneratívnej medicíny a výskumu kmeňových buniek Eliho a Edythe Broadovej na UCLA.

Na rozdiel od mlokov a salamandier, dospelé ľudské telo nedokáže spontánne regenerovať poškodené orgány, ako je srdce. Nedávne štúdie však ukazujú, že cicavce majú schopnosť regenerovať srdce len veľmi krátko – počas prvého týždňa života. Potom sa táto schopnosť stráca. Ale ak tam kedysi bola, možno sa dá obnoviť?

Výskum Dr. McLellana, publikovaný v recenzovanom časopise Journal of Cell Biology, ukazuje, že je možné resetovať bunkové hodiny späť do doby, keď mali kardiomyocyty schopnosť proliferovať a opravovať srdcový sval.

„Salamandre a iné nižšie organizmy majú schopnosť dediferencovať svoje kardiomyocyty alebo ich vrátiť do skoršieho, primitívnejšieho stavu, čo umožňuje týmto bunkám opäť vstúpiť do bunkového cyklu a vytvoriť nový srdcový sval,“ hovorí Dr. McLellan, docent kardiológie a fyziológie. „U cicavcov je tento potenciál stratený. Ak by sme vedeli, ako ho obnoviť, alebo keby sme poznali dôvod, prečo sa dospelé kardiomyocyty nemnožia, mohli by sme sa pokúsiť nájsť spôsob, ako regenerovať srdce pomocou prírodných metód.“

Kardiomyocyty sú odvodené z progenitorových kmeňových buniek alebo prekurzorových buniek, ktoré tvoria srdce prostredníctvom proliferácie. Po vytvorení srdca sa myocyty transformujú z nezrelých na zrelé bunky, ktoré už nie sú schopné reprodukcie. U mlokov a salamandier je to inak: ich kardiomyocyty sa môžu vrátiť do nezrelého alebo primitívneho stavu a opäť získať schopnosť proliferácie, opraviť poškodenie a potom sa transformovať späť na zrelé bunky.

Podľa Dr. McLellana je dôvod, prečo ľudské kardiomyocyty nie sú schopné robiť to isté, celkom jednoduchý: v ich primitívnejšom stave strácajú kardiomyocyty schopnosť normálne sa sťahovať, čo je nevyhnutné pre správne fungovanie srdca. Keďže ľudia sú oveľa väčší ako mloky a salamandre, naše srdcia museli byť oveľa efektívnejšie, aby si udržali optimálny krvný tlak a normálny krvný obeh.

„Ako sme sa vyvíjali, aby sme si udržali optimálny krvný tlak a krvný obeh, museli sme sa vzdať schopnosti regenerovať srdcový sval,“ hovorí McLellan. „Získali sme efektívnejšie bunky srdcového svalu a srdce. Ale to bol kompromis.“

Dr. McLellan sa domnieva, že dočasná inhibícia expresie proteínov, ktoré blokujú mechanizmus bunkového cyklu, môže prinútiť dospelé kardiomyocyty vrátiť sa do bunkového cyklu, teda proliferovať. Tieto metódy by mali byť reverzibilné, aby účinok zacielenia na proteíny zodpovedné za proliferáciu po oprave poškodenia zmizol. Kardiomyocyty by sa potom vrátili do zrelých buniek a začali by pomáhať obnovenému srdcovému svalu pri sťahovaní. Aby sa vyradili proteíny, ktoré udržiavajú myocyty v zrelom stave, Dr. McLellan už zvažuje použitie nanočastíc na doručenie malej interferujúcej RNA do srdca.

Pri infarkte myokardu časť srdca prestane byť zásobovaná kyslíkom a kardiomyocyty odumierajú a sú nahradené jazvovým tkanivom. Nie je ťažké nájsť poškodenú oblasť srdca a ak sa vyvinie metóda na preprogramovanie vlastných myocytov pacienta, do poškodenej oblasti sa dá zaviesť systém, ktorý riadi aktivitu požadovaného proteínu a je schopný vrátiť myocyty do primitívneho stavu. To umožní nahradiť odumretý srdcový sval živým.

„Schopnosť nižších organizmov regenerovať sa a prečo sa to u ľudí nedeje, je predmetom diskusií už dlho. Toto je prvý článok, ktorý poskytuje vysvetlenie, prečo sa to deje,“ komentuje svoju prácu profesor McLellan.

Veľa sa hovorí o použití ľudských embryonálnych kmeňových buniek (hESC) alebo preprogramovaných indukovaných pluripotentných kmeňových buniek (iPSC) na regeneráciu srdca. Nie je však známe, aký stupeň regenerácie sa dá dosiahnuť ani aké významné by mohli byť prínosy.

„Podľa môjho názoru je to potenciálny mechanizmus na regeneráciu srdcového svalu bez použitia kmeňových buniek,“ hovorí Dr. McLellan. „V tomto prípade by sa každý človek stal zdrojom buniek pre svoju vlastnú regeneráciu.“

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]