Oamenii de știință au identificat motivul lipsei capacității de regenerare a celulelor musculare cardiace

Cercetătorii specializați în celule stem de la Universitatea din California, Los Angeles, au descoperit motivul pentru care celulele musculare cardiace adulte, numite cardiomiocite, și-au pierdut capacitatea de proliferare și ar putea explica de ce inima umană are o capacitate de regenerare atât de limitată.

Cercetarea, efectuată pe linii celulare și șoareci, ar putea duce la dezvoltarea unor metode de reprogramare a celulelor musculare cardiace direct în inimile pacienților, permițându-le acestora să creeze mușchi noi și să repare leziunile, a declarat Dr. Robb MacLellan de la Centrul Eli și Edythe Broad de Medicină Regenerativă și Cercetare a Celulelor Stem de la UCLA.

Spre deosebire de tritoni și salamandre, corpul uman adult nu poate regenera spontan organele deteriorate, cum ar fi inima. Cu toate acestea, studii recente arată că mamiferele au capacitatea de a regenera inima pentru o perioadă foarte scurtă de timp - în prima săptămână de viață. Apoi, această capacitate se pierde. Dar dacă a existat la un moment dat, poate fi restabilită?

Publicată în revista evaluată de colegi Journal of Cell Biology, cercetarea Dr. McLellan arată că este posibilă resetarea ceasului celular înapoi la un moment în care cardiomiocitele aveau capacitatea de a prolifera și de a repara mușchiul inimii.

„Salamandrele și alte organisme inferioare au capacitatea de a-și dediferenția cardiomiocitele sau de a le readuce la o stare anterioară, mai primitivă, permițând acestor celule să reintră în ciclul celular, creând mușchi cardiac nou”, spune dr. McLellan, profesor asociat de cardiologie și fiziologie. „La mamifere, acest potențial este pierdut. Dacă am ști cum să-l restaurăm sau dacă am cunoaște motivul pentru care cardiomiocitele adulte nu proliferează, am putea încerca să găsim o modalitate de a regenera inima folosind metodele naturii.”

Cardiomiocitele sunt derivate din celule stem progenitoare, sau celule precursoare, care formează inima prin proliferare. Odată ce inima este formată, miocitele se transformă din celule imature în celule mature, care nu mai sunt capabile să se reproducă. La tritoni și salamandre, lucrurile stau diferit: cardiomiocitele lor pot reveni la o stare imatură sau primitivă și, dobândind din nou capacitatea de a prolifera, de a repara daunele și apoi de a se transforma înapoi în celule mature.

Potrivit Dr. McLellan, motivul pentru care cardiomiocitele umane nu sunt capabile să facă același lucru este destul de simplu: în starea lor mai primitivă, cardiomiocitele pierd capacitatea de a se contracta normal, ceea ce este vital pentru buna funcționare a inimii. Întrucât oamenii sunt mult mai mari decât tritonii și salamandrele, inimile noastre au trebuit să fie mult mai eficiente pentru a menține o tensiune arterială optimă și o circulație normală.

„Pe măsură ce am evoluat, pentru a menține tensiunea arterială și circulația optime, a trebuit să renunțăm la capacitatea de a regenera mușchiul inimii”, spune McLellan. „Ceea ce am obținut a fost celule musculare cardiace mai eficiente și o inimă. Dar acesta a fost un compromis.”

Dr. McLellan consideră că inhibarea temporară a expresiei proteinelor care blochează mecanismul ciclului celular ar putea forța cardiomiocitele adulte să revină la ciclul celular, adică să prolifereze. Aceste metode ar trebui să fie reversibile, astfel încât efectul de direcționare a proteinelor responsabile de proliferare să dispară după repararea leziunilor. Cardiomiocitele s-ar transforma apoi în celule mature și ar începe să ajute mușchiul cardiac restaurat să se contracte. Pentru a elimina proteinele care mențin miocitele într-o stare matură, Dr. McLellan are deja în vedere utilizarea nanoparticulelor pentru a livra ARN interferent mic la inimă.

Într-un infarct miocardic, o parte a inimii nu mai este alimentată cu oxigen, iar cardiomiocitele mor, fiind înlocuite de țesut cicatricial. Nu este dificil să se găsească zona afectată a inimii, iar dacă se dezvoltă o metodă de reprogramare a miocitelor pacientului, se poate introduce în zona afectată un sistem care controlează activitatea proteinei dorite și este capabil să readucă miocitele la o stare primitivă. Acest lucru va permite înlocuirea mușchiului cardiac mort cu unul viu.

„Capacitatea organismelor inferioare de a se regenera și motivul pentru care acest lucru nu se întâmplă la oameni a fost discutată de mult timp. Acesta este primul articol care oferă o explicație pentru motivul pentru care se întâmplă acest lucru”, comentează profesorul McLellan despre lucrarea sa.

S-a vorbit mult despre utilizarea celulelor stem embrionare umane (hESC) sau a celulelor stem pluripotente induse reprogramate (iPSC) pentru regenerarea inimii. Cu toate acestea, nu se știe ce grad de regenerare poate fi atins sau cât de semnificative ar putea fi beneficiile.

„În opinia mea, acesta este un mecanism potențial pentru regenerarea mușchiului cardiac fără a utiliza celule stem”, spune dr. McLellan. „În acest caz, fiecare persoană ar deveni o sursă de celule pentru propria regenerare.”

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