Forskere har identifisert årsaken til den manglende evnen til å regenerere hjertemuskelceller

Stamcelleforskere ved University of California, Los Angeles, har oppdaget hvorfor voksne hjertemuskelceller, kalt kardiomyocytter, har mistet evnen til å formere seg, og kan forklare hvorfor menneskehjertet har så begrenset regenereringskapasitet.

Forskningen, som er utført i cellelinjer og mus, kan føre til utvikling av metoder for å omprogrammere hjertemuskelceller direkte i pasienters hjerter, slik at de kan lage ny muskelmasse og reparere skader, sa Dr. Robb MacLellan fra Eli og Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research ved UCLA.

I motsetning til salamandere og salamandere kan ikke den voksne menneskekroppen spontant regenerere skadede organer som hjertet. Nyere studier viser imidlertid at pattedyr har evnen til å regenerere hjertet i en svært kort periode – i løpet av den første uken av livet. Deretter går denne evnen tapt. Men hvis den var der en gang, kan den kanskje gjenopprettes?

Dr. McLellans forskning, som er publisert i det fagfellevurderte tidsskriftet Journal of Cell Biology, viser at det er mulig å tilbakestille celleklokken til en tid da kardiomyocytter hadde evnen til å formere seg og reparere hjertemuskelen.

«Salamandere og andre laverestående organismer har evnen til å dedifferensiere kardiomyocyttene sine, eller tilbakeføre dem til en tidligere, mer primitiv tilstand, slik at disse cellene kan gå inn i cellesyklusen igjen og skape ny hjertemuskel», sier Dr. McLellan, førsteamanuensis i kardiologi og fysiologi. «Hos pattedyr går dette potensialet tapt. Hvis vi visste hvordan vi skulle gjenopprette det, eller visste årsaken til at voksne kardiomyocytter ikke formerer seg, kunne vi prøve å finne en måte å regenerere hjertet på ved hjelp av naturens egne metoder.»

Kardiomyocytter er avledet fra progenitorstamceller, eller forløperceller, som danner hjertet gjennom proliferasjon. Når hjertet er dannet, transformeres myocyttene fra umodne til modne celler, som ikke lenger er i stand til å reprodusere seg. Hos salamandere og salamandere er ting annerledes: kardiomyocyttene deres kan gå tilbake til en umoden eller primitiv tilstand og igjen oppnå evnen til å proliferere, reparere skader og deretter transformere tilbake til modne celler.

Ifølge Dr. McLellan er grunnen til at menneskelige kardiomyocytter ikke er i stand til å gjøre det samme ganske enkel: i sin mer primitive tilstand mister kardiomyocytter evnen til å trekke seg sammen normalt, noe som er viktig for at hjertet skal fungere ordentlig. Siden mennesker er mye større enn salamandere og salamandere, måtte hjertene våre være mye mer effektive for å opprettholde optimalt blodtrykk og normal sirkulasjon.

«Etter hvert som vi utviklet oss, måtte vi gi opp evnen til å regenerere hjertemuskelen for å opprettholde optimalt blodtrykk og sirkulasjon», sier McLellan. «Det vi fikk var mer effektive hjertemuskelceller og et hjerte. Men det var en avveining.»

Dr. McLellan mener at det å midlertidig hemme uttrykket av proteiner som blokkerer cellesyklusens maskineri, kan tvinge voksne kardiomyocytter til å gå tilbake til cellesyklusen, dvs. å proliferere. Disse metodene bør være reversible, slik at effekten av å målrette proteinene som er ansvarlige for proliferasjon forsvinner etter at skaden er reparert. Kardiomyocyttene vil da gå tilbake til modne celler og begynne å hjelpe den gjenopprettede hjertemuskelen med å trekke seg sammen. For å slå ut proteinene som holder myocyttene i en moden tilstand, vurderer Dr. McLellan allerede å bruke nanopartikler for å levere lite interfererende RNA til hjertet.

Ved et hjerteinfarkt får ikke lenger deler av hjertet oksygen, og kardiomyocyttene dør og erstattes av arrvev. Det er ikke vanskelig å finne det skadede området av hjertet, og hvis det utvikles en metode for å omprogrammere pasientens egne myocytter, kan et system som kontrollerer aktiviteten til det ønskede proteinet og er i stand til å føre myocyttene tilbake til en primitiv tilstand, introduseres i det skadede området. Dette vil gjøre det mulig å erstatte den døde hjertemuskelen med en levende.

«Lavere organismers evne til å regenerere seg og hvorfor dette ikke skjer hos mennesker har blitt diskutert lenge. Dette er den første artikkelen som gir en forklaring på hvorfor dette skjer», kommenterer professor McLellan arbeidet sitt.

Det har vært mye snakk om å bruke humane embryonale stamceller (hESC) eller omprogrammerte induserte pluripotente stamceller (iPSC) for å regenerere hjertet. Det er imidlertid ikke kjent hvilken grad av regenerering som kan oppnås eller hvor betydelige fordelene kan være.

«Etter mitt syn er dette en potensiell mekanisme for å regenerere hjertemuskelen uten bruk av stamceller», sier Dr. McLellan. «I dette tilfellet ville hver person bli en kilde til celler for sin egen regenerering.»

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