Czy uszkodzenia serca można odwrócić? Nowe badania dają nadzieję

Naukowcy ze Stanley Manne Children’s Research Institute opracowali technikę regeneracji uszkodzonych komórek mięśni serca u myszy, co daje potencjalne możliwości leczenia wrodzonych wad serca i uszkodzeń po atakach serca. Udało się to osiągnąć poprzez modyfikację komórek serca do stanu przypominającego płodowy, co umożliwia im samodzielne naprawianie się poprzez skuteczniejsze wykorzystanie glukozy. Znaleziska te, które mogą prowadzić do leków aktywujących ten proces regeneracyjny, mają znaczenie zarówno dla pediatrycznej, jak i dorosłej opieki kardiologicznej.

Badacze ze Stanley Manne Children’s Research Institute of the Ann & Robert H. Lurie Children’s Hospital of Chicago opracowali metodę regeneracji uszkodzonych komórek mięśni serca u myszy. Ten przełom może otworzyć nowe możliwości leczenia wrodzonych wad serca u dzieci i naprawiania uszkodzeń po atakach serca u dorosłych, zgodnie z badaniem opublikowanym w Journal of Clinical Investigation.

Hipoplastyczny zespół lewej komory, czyli HLHS, to rzadka wrodzona wada serca, która występuje, gdy lewa strona serca dziecka nie rozwija się prawidłowo podczas ciąży. Stan ten dotyka jednego na 5 000 noworodków i jest odpowiedzialny za 23 procent zgonów sercowych w pierwszym tygodniu życia.

Kardiomiocyty, czyli komórki odpowiedzialne za kurczenie mięśnia sercowego, mogą regenerować się u nowo narodzonych ssaków, ale tracą tę zdolność z wiekiem - powiedział główny autor, Paul Schumacker, PhD, Patrick M. Magoon Distinguished Professor in Neonatal Research w Lurie Children's i profesor pediatrii, biologii komórkowej i molekularnej oraz medycyny na Northwestern University Feinberg School of Medicine.

"W chwili narodzin komórki mięśni sercowych nadal mogą ulegać mitotycznemu podziałowi komórek" - powiedział dr Schumacker. "Na przykład, jeśli serce nowo narodzonej myszy zostanie uszkodzone, gdy ma jeden lub dwa dni, a potem poczekasz, aż mysz dorośnie, jeśli spojrzysz na obszar serca, który wcześniej był uszkodzony, nigdy byś nie wiedział, że tam był uszkodzenie".

W obecnym badaniu dr Schumacker i jego współpracownicy postanowili sprawdzić, czy dorosłe kardiomiocyty ssacze mogą wrócić do tego regeneracyjnego stanu płodowego.

Ponieważ płodowe kardiomiocyty przetrwały na glukozie zamiast wytwarzać energię komórkową za pomocą swoich mitochondriów, dr Schumacker i jego współpracownicy usunęli gen związany z mitochondriami UQCRFS1 w sercach dorosłych myszy, zmuszając je do powrotu do stanu przypominającego płodowy.

U dorosłych myszy z uszkodzonym tkanką serca badacze zauważyli, że komórki serca zaczęły się regenerować, gdy UQCRFS1 został zahamowany. Komórki zaczęły również pobierać więcej glukozy, podobnie jak to działa w komórkach serca płodów, zgodnie z badaniem.

Znaleziska sugerują, że zwiększone wykorzystanie glukozy może również przywrócić podział i wzrost komórek w dorosłych komórkach serca i może stanowić nowy kierunek w leczeniu uszkodzonych komórek serca - powiedział dr Schumacker.

"To jest pierwszy krok do odpowiedzi na jedno z najważniejszych pytań w kardiologii: Jak sprawić, żeby komórki serca znowu pamiętały, jak dzielić się, abśmy mogli naprawić serca?" - powiedział dr Schumacker.

W oparciu o to odkrycie dr Schumacker i jego współpracownicy skoncentrują się na identyfikacji leków, które mogą wywołać tę reakcję w komórkach serca bez manipulacji genetycznej.

"Gdybyśmy mogli znaleźć lek, który uruchomiłby tę reakcję w ten sam sposób, co manipulacja genami, moglibyśmy następnie odstawić lek, gdy komórki serca już urosną" - powiedział dr Schumacker. "W przypadku dzieci z HLHS to mogłoby nam pozwolić na przywrócenie normalnej grubości ściany lewej komory. To by było ratujące życie".

Metodę można by również zastosować u dorosłych, którzy doznali uszkodzenia z powodu ataku serca - powiedział dr Schumacker.

Odniesienie: "Mitochondria regulują proliferację w dorosłych kardiomiocytach" autorstwa Gregory B. Waypa, Kimberly A. Smith, Paula T. Mungai, Vincenta J. Dudleya, Kathryn A. Helmin, Benjamina D. Singera, Clary Bien Peek, Josepha Bass, Lauren Beussink-Nelson, Sanjiv J. Shah, Gastona Ofmana, Andreawa Wasserstroma, Williama A. Mullera, Alexandra V. Misharina, G.R. Scotta Budingera, Hiam Abdala-Valencia, Navdeepa S. Chandela, Danijela Dokic, Elizabeth T. Bartom, Shuang Zhang, Yuki Tatekoshi, Amir Mahmoodzadeh, Hossein Ardehali, Edward B. Thorp i Paula T. Schumacker, 9 maja 2024, The Journal of Clinical Investigation. DOI: 10.1172/JCI165482

Badanie było wspierane przez National Institutes of Health dzięki grantom HL35440, HL122062, HL118491 i HL109478.