Kan hjärtskador återställas? Ny forskning ger hopp

Forskare vid Stanley Manne Children’s Research Institute har utvecklat en teknik för att återgenerera skadade hjärtmuskelceller hos möss, vilket erbjuder potentiella behandlingar för medfödda hjärtfel och skador efter hjärtattacker. Detta uppnåddes genom att modifiera hjärtceller för att återgå till ett fosterliknande tillstånd, vilket gör att de kan reparera sig själva genom att utnyttja glukos på ett effektivare sätt. Resultaten, som skulle kunna leda till läkemedelsbehandlingar som aktiverar denna regenerativa process, har implikationer för både barn- och vuxenhjärtvård.

Forskare vid Stanley Manne Children’s Research Institute vid Ann & Robert H. Lurie Children's Hospital of Chicago har utvecklat en metod för att återgenerera skadade hjärtmuskelceller hos möss. Denna genombrott skulle kunna öppna nya möjligheter för att behandla medfödda hjärtfel hos barn och reparera skador efter hjärtattacker hos vuxna, enligt en studie i Journal of Clinical Investigation.

Hypoplastiskt vänsterhjärtssyndrom, eller HLHS, är en sällsynt medfödd hjärtdefekt som uppstår när vänster sida av ett barns hjärta inte utvecklas ordentligt under graviditeten. Tillståndet drabbar en av 5 000 nyfödda och står för 23 procent av hjärtrelaterade dödsfall under den första levnadsveckan.

Kardiomyocyterna, cellerna ansvariga för att dra samman hjärtmuskeln, kan återgenereras hos nyfödda däggdjur, men förlorar denna förmåga med åldern, säger huvudförfattaren Paul Schumacker, PhD, Patrick M. Magoon Distinguished Professor i Neonatal Forskning vid Lurie Children's samt professor i barnmedicin, cellulär och molekylär biologi och medicin vid Northwestern University Feinberg School of Medicine.

"Vid födseln kan hjärtmuskelcellerna fortfarande genomgå mitotisk celldelning,” sade Dr. Schumacker. ”Till exempel, om hjärtat hos en nyfödd mus skadas när den är en eller två dagar gammal, och sedan väntar tills musen är vuxen, skulle du aldrig veta att det fanns skada där."

I den nuvarande studien har Dr. Schumacker och hans medarbetare sökt förstå om vuxna däggdjurs kardiomyocyter kunde återgå till det regenerativa fosterstadiet.

Eftersom fosterkardiomyocyter överlever på glukos, i stället för att generera cellulär energi genom sina mitokondrier, raderade Dr. Schumacker och hans medarbetare den mitokondrieassocierade genen UQCRFS1 i hjärtat på vuxna möss, vilket tvingade dem att återgå till ett fosterliknande tillstånd.

I vuxna möss med skadad hjärtvävnad observerade forskarna att hjärtcellerna började regenerera när UQCRFS1 inhiberades. Cellerna började också ta in mer glukos, liknande hur fosterhjärtceller fungerar, enligt studien.

Resultaten föreslår att ökad glukosanvändning också kan återställa celldelning och tillväxt i vuxna hjärtceller och kan ge en ny riktning för behandling av skadade hjärtceller, sa Dr. Schumacker.

"Detta är ett första steg mot att kunna adressera en av de viktigaste frågorna inom kardiologi: Hur får vi hjärtceller att minnas hur man delar upp sig igen så att vi kan reparera hjärtan?" sade Dr. Schumacker.

Utifrån denna upptäckt kommer Dr. Schumacker och hans medarbetare att fokusera på att identifiera läkemedel som kan utlösa detta svar i hjärtceller utan genetisk manipulation.

"Om vi ​​kunde hitta ett läkemedel som skulle aktivera detta svar på samma sätt som genmanipulationen gjorde, då kunde vi sedan dra tillbaka läkemedlet när hjärtcellerna har vuxit," sade Dr. Schumacker. "I fallet med barn med HLHS kan detta göra att vi kan återställa den normala tjockleken på den vänstra ventrikulära väggen. Det skulle vara livräddande."

Metoden skulle också kunna användas för vuxna som har lidit skada till följd av en hjärtattack, sade Dr. Schumacker.

Referens: ”Mitochondria regulate proliferation in adult cardiac myocytes” av Gregory B. Waypa, Kimberly A. Smith, Paul T. Mungai, Vincent J. Dudley, Kathryn A. Helmin, Benjamin D. Singer och andra, 9 maj 2024, The Journal of Clinical Investigation. DOI: 10.1172/JCI165482

Studien stöddes av National Institutes of Health med bidragen HL35440, HL122062, HL118491 och HL109478.