Znanstvenici su otkrili razlog nedostatka sposobnosti regeneracije stanica srčanog mišića

Istraživači matičnih stanica na Sveučilištu Kalifornija u Los Angelesu otkrili su zašto su odrasle stanice srčanog mišića, zvane kardiomiociti, izgubile sposobnost proliferacije i možda objasnili zašto ljudsko srce ima tako ograničen kapacitet regeneracije.

Istraživanje, provedeno na staničnim linijama i miševima, moglo bi dovesti do razvoja metoda za reprogramiranje stanica srčanog mišića izravno u srcima pacijenata, omogućujući im stvaranje novih mišića i popravak oštećenja, rekao je dr. Robb MacLellan iz Centra za regenerativnu medicinu i istraživanje matičnih stanica Eli i Edythe Broad na UCLA.

Za razliku od tritona i daždevnjaka, odraslo ljudsko tijelo ne može spontano regenerirati oštećene organe poput srca. Međutim, nedavne studije pokazuju da sisavci imaju sposobnost regeneracije srca u vrlo kratkom vremenskom razdoblju - unutar prvog tjedna života. Tada se ta sposobnost gubi. Ali ako je nekoć bila tu, možda se može obnoviti?

Objavljeno u recenziranom časopisu Journal of Cell Biology, istraživanje dr. McLellana pokazuje da je moguće vratiti stanični sat u vrijeme kada su kardiomiociti imali sposobnost proliferacije i popravka srčanog mišića.

„Daždevnjaci i drugi niži organizmi imaju sposobnost dediferenciranja svojih kardiomiocita ili njihovog vraćanja u ranije, primitivnije stanje, omogućujući tim stanicama da ponovno uđu u stanični ciklus, stvarajući novi srčani mišić“, kaže dr. McLellan, izvanredni profesor kardiologije i fiziologije. „Kod sisavaca je taj potencijal izgubljen. Kad bismo znali kako ga obnoviti ili znali razlog zašto se odrasli kardiomiociti ne razmnožavaju, mogli bismo pokušati pronaći način regeneracije srca koristeći prirodne metode.“

Kardiomiociti nastaju od progenitornih matičnih stanica ili prekursorskih stanica koje proliferacijom tvore srce. Nakon što se srce formira, miociti se transformiraju iz nezrelih u zrele stanice, koje više nisu sposobne za reprodukciju. Kod tritona i daždevnjaka stvari su drugačije: njihovi kardiomiociti mogu se vratiti u nezrelo ili primitivno stanje i, ponovno stekavši sposobnost proliferacije, popraviti štetu, a zatim se transformirati natrag u zrele stanice.

Prema dr. McLellanu, razlog zašto ljudski kardiomiociti ne mogu učiniti isto prilično je jednostavan: u svom primitivnijem stanju, kardiomiociti gube sposobnost normalne kontrakcije, što je vitalno za pravilno funkcioniranje srca. Budući da su ljudi puno veći od tritona i daždevnjaka, naša srca morala su biti puno učinkovitija kako bi održala optimalni krvni tlak i normalnu cirkulaciju.

„Kako smo evoluirali, kako bismo održali optimalni krvni tlak i cirkulaciju, morali smo se odreći sposobnosti regeneracije srčanog mišića“, kaže McLellan. „Ono što smo dobili bile su učinkovitije stanice srčanog mišića i srce. Ali to je bio kompromis.“

Dr. McLellan vjeruje da privremeno inhibiranje ekspresije proteina koji blokiraju mehanizam staničnog ciklusa može prisiliti odrasle kardiomiocite da se vrate u stanični ciklus, tj. da se razmnožavaju. Ove metode trebale bi biti reverzibilne, tako da učinak ciljanja proteina odgovornih za proliferaciju nestane nakon što se oštećenje popravi. Kardiomiociti bi se tada vratili u zrele stanice i počeli pomagati obnovljenom srčanom mišiću da se stegne. Kako bi uništio proteine koji održavaju miocite u zrelom stanju, dr. McLellan već razmatra korištenje nanočestica za dostavu male interferirajuće RNA u srce.

Kod infarkta miokarda, dio srca više nije opskrbljen kisikom, a kardiomiociti umiru, a zamjenjuje ih ožiljno tkivo. Nije teško pronaći oštećeno područje srca, a ako se razvije metoda za reprogramiranje vlastitih miocita pacijenta, u oštećeno područje može se uvesti sustav koji kontrolira aktivnost željenog proteina i sposoban je vratiti miocite u primitivno stanje. To će omogućiti zamjenu mrtvog srčanog mišića živim.

„Sposobnost regeneracije nižih organizama i zašto se to ne događa kod ljudi raspravlja se već dugo. Ovo je prvi članak koji daje objašnjenje zašto se to događa“, komentira profesor McLellan svoj rad.

Mnogo se govori o korištenju ljudskih embrionalnih matičnih stanica (hESC) ili reprogramiranih induciranih pluripotentnih matičnih stanica (iPSC) za regeneraciju srca. Međutim, nije poznato koji se stupanj regeneracije može postići niti koliko značajne mogu biti koristi.

„Po mom mišljenju, ovo je potencijalni mehanizam za regeneraciju srčanog mišića bez korištenja matičnih stanica“, kaže dr. McLellan. „U tom slučaju, svaka osoba bi postala izvor stanica za vlastitu regeneraciju.“

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