Οι επιστήμονες εντόπισαν τον λόγο για την έλλειψη ικανότητας αναγέννησης καρδιακών μυϊκών κυττάρων

Ερευνητές βλαστοκυττάρων στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες ανακάλυψαν γιατί τα ενήλικα καρδιακά μυϊκά κύτταρα, που ονομάζονται καρδιομυοκύτταρα, έχουν χάσει την ικανότητά τους να πολλαπλασιάζονται και μπορεί να εξηγήσουν γιατί η ανθρώπινη καρδιά έχει τόσο περιορισμένη ικανότητα αναγέννησης.

Η έρευνα, που διεξήχθη σε κυτταρικές σειρές και ποντίκια, θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη μεθόδων για τον επαναπρογραμματισμό των καρδιακών μυϊκών κυττάρων απευθείας στις καρδιές των ασθενών, επιτρέποντάς τους να δημιουργήσουν νέους μύες και να επιδιορθώσουν βλάβες, δήλωσε ο Δρ. Robb MacLellan του Κέντρου Αναγεννητικής Ιατρικής και Έρευνας Βλαστοκυττάρων Eli and Edythe Broad στο UCLA.

Σε αντίθεση με τους τρίτωνες και τις σαλαμάνδρες, το σώμα του ενήλικα ανθρώπου δεν μπορεί να αναγεννήσει αυθόρμητα κατεστραμμένα όργανα όπως η καρδιά. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι τα θηλαστικά έχουν την ικανότητα να αναγεννούν την καρδιά για πολύ σύντομο χρονικό διάστημα - μέσα στην πρώτη εβδομάδα της ζωής. Στη συνέχεια, αυτή η ικανότητα χάνεται. Αλλά αν υπήρχε κάποια στιγμή, ίσως μπορεί να αποκατασταθεί;

Η έρευνα του Δρ. McLellan, που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Journal of Cell Biology, δείχνει ότι είναι δυνατό να επαναφέρουμε το κυτταρικό ρολόι πίσω σε μια εποχή που τα καρδιομυοκύτταρα είχαν την ικανότητα να πολλαπλασιάζονται και να επιδιορθώνουν τον καρδιακό μυ.

«Οι σαλαμάνδρες και άλλοι κατώτεροι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να αποδιαφοροποιούν τα καρδιομυοκύτταρά τους ή να τα επαναφέρουν σε μια προηγούμενη, πιο πρωτόγονη κατάσταση, επιτρέποντας σε αυτά τα κύτταρα να επανεισέλθουν στον κυτταρικό κύκλο, δημιουργώντας νέο καρδιακό μυ», λέει ο Δρ. McLellan, αναπληρωτής καθηγητής καρδιολογίας και φυσιολογίας. «Στα θηλαστικά, αυτό το δυναμικό χάνεται. Αν ξέραμε πώς να το αποκαταστήσουμε ή αν γνωρίζαμε τον λόγο για τον οποίο τα ενήλικα καρδιομυοκύτταρα δεν πολλαπλασιάζονται, θα μπορούσαμε να προσπαθήσουμε να βρούμε έναν τρόπο να αναγεννήσουμε την καρδιά χρησιμοποιώντας τις μεθόδους της φύσης».

Τα καρδιομυοκύτταρα προέρχονται από προγονικά βλαστοκύτταρα ή πρόδρομα κύτταρα που σχηματίζουν την καρδιά μέσω πολλαπλασιασμού. Μόλις σχηματιστεί η καρδιά, τα μυοκύτταρα μετατρέπονται από ανώριμα σε ώριμα κύτταρα, τα οποία δεν είναι πλέον ικανά να αναπαραχθούν. Στους τρίτωνες και τις σαλαμάνδρες, τα πράγματα είναι διαφορετικά: τα καρδιομυοκύτταρά τους μπορούν να επανέλθουν σε μια ανώριμη ή πρωτόγονη κατάσταση και, αποκτώντας για άλλη μια φορά την ικανότητα να πολλαπλασιάζονται, να επιδιορθώνουν βλάβες και στη συνέχεια να μετασχηματίζονται ξανά σε ώριμα κύτταρα.

Σύμφωνα με τον Δρ. McLellan, ο λόγος για τον οποίο τα ανθρώπινα καρδιομυοκύτταρα δεν μπορούν να κάνουν το ίδιο είναι αρκετά απλός: στην πιο πρωτόγονη κατάστασή τους, τα καρδιομυοκύτταρα χάνουν την ικανότητα να συστέλλονται κανονικά, κάτι που είναι ζωτικής σημασίας για την ορθή λειτουργία της καρδιάς. Δεδομένου ότι οι άνθρωποι είναι πολύ μεγαλύτεροι από τους τρίτωνες και τις σαλαμάνδρες, οι καρδιές μας έπρεπε να είναι πολύ πιο αποτελεσματικές για να διατηρούν τη βέλτιστη αρτηριακή πίεση και την κανονική κυκλοφορία του αίματος.

«Καθώς εξελιχθήκαμε, προκειμένου να διατηρήσουμε τη βέλτιστη αρτηριακή πίεση και κυκλοφορία, έπρεπε να εγκαταλείψουμε την ικανότητα αναγέννησης του καρδιακού μυός», λέει ο McLellan. «Αυτό που κερδίσαμε ήταν πιο αποτελεσματικά καρδιακά μυϊκά κύτταρα και μια καρδιά. Αλλά αυτό ήταν ένα συμβιβασμό».

Ο Δρ. McLellan πιστεύει ότι η προσωρινή αναστολή της έκφρασης πρωτεϊνών που μπλοκάρουν τον μηχανισμό του κυτταρικού κύκλου μπορεί να είναι σε θέση να αναγκάσει τα ενήλικα καρδιομυοκύτταρα να επιστρέψουν στον κυτταρικό κύκλο, δηλαδή να πολλαπλασιαστούν. Αυτές οι μέθοδοι θα πρέπει να είναι αναστρέψιμες, έτσι ώστε η επίδραση της στόχευσης των πρωτεϊνών που είναι υπεύθυνες για τον πολλαπλασιασμό να εξαφανιστεί μετά την αποκατάσταση της βλάβης. Τα καρδιομυοκύτταρα θα επανέλθουν στη συνέχεια σε ώριμα κύτταρα και θα αρχίσουν να βοηθούν τον αποκατεστημένο καρδιακό μυ να συστέλλεται. Για να εξουδετερώσει τις πρωτεΐνες που διατηρούν τα μυοκύτταρα σε ώριμη κατάσταση, ο Δρ. McLellan εξετάζει ήδη το ενδεχόμενο χρήσης νανοσωματιδίων για την παροχή μικρού παρεμβαλλόμενου RNA στην καρδιά.

Σε ένα έμφραγμα του μυοκαρδίου, ένα μέρος της καρδιάς δεν τροφοδοτείται πλέον με οξυγόνο και τα καρδιομυοκύτταρα πεθαίνουν, αντικαθιστώμενα από ουλώδη ιστό. Δεν είναι δύσκολο να βρεθεί η κατεστραμμένη περιοχή της καρδιάς και, εάν αναπτυχθεί μια μέθοδος για τον επαναπρογραμματισμό των μυοκυττάρων του ίδιου του ασθενούς, ένα σύστημα που ελέγχει τη δραστηριότητα της επιθυμητής πρωτεΐνης και είναι ικανό να επαναφέρει τα μυοκύτταρα σε μια πρωτόγονη κατάσταση μπορεί να εισαχθεί στην κατεστραμμένη περιοχή. Αυτό θα επιτρέψει την αντικατάσταση του νεκρού καρδιακού μυός με έναν ζωντανό.

«Η ικανότητα των κατώτερων οργανισμών να αναγεννώνται και ο λόγος για τον οποίο αυτό δεν συμβαίνει στους ανθρώπους έχει συζητηθεί εδώ και πολύ καιρό. Αυτό είναι το πρώτο άρθρο που παρέχει μια εξήγηση για το γιατί συμβαίνει αυτό», σχολιάζει ο καθηγητής McLellan για το έργο του.

Έχει γίνει πολλή συζήτηση σχετικά με τη χρήση ανθρώπινων εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων (hESCs) ή επαναπρογραμματισμένων επαγόμενων πολυδύναμων βλαστοκυττάρων (iPSCs) για την αναγέννηση της καρδιάς. Ωστόσο, δεν είναι γνωστό ποιος βαθμός αναγέννησης μπορεί να επιτευχθεί ή πόσο σημαντικά μπορεί να είναι τα οφέλη.

«Κατά την άποψή μου, αυτός είναι ένας πιθανός μηχανισμός για την αναγέννηση του καρδιακού μυός χωρίς τη χρήση βλαστοκυττάρων», λέει ο Δρ. McLellan. «Σε αυτήν την περίπτωση, κάθε άτομο θα γινόταν πηγή κυττάρων για τη δική του αναγέννηση».

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