Forskere har identificeret årsagen til den manglende evne til at regenerere hjertemuskelceller.

Stamcelleforskere ved University of California, Los Angeles, har opdaget, hvorfor voksne hjertemuskelceller, kaldet kardiomyocytter, har mistet deres evne til at formere sig, og kan muligvis forklare, hvorfor det menneskelige hjerte har så begrænset regenereringskapacitet.

Forskningen, der er udført i cellelinjer og mus, kan føre til udvikling af metoder til at omprogrammere hjertemuskelceller direkte i patienters hjerter, så de kan skabe ny muskelmasse og reparere skader, sagde Dr. Robb MacLellan fra Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research ved UCLA.

I modsætning til salamandre og salamandre kan den voksne menneskekrop ikke spontant regenerere beskadigede organer såsom hjertet. Nyere undersøgelser viser dog, at pattedyr har evnen til at regenerere hjertet i en meget kort periode – inden for den første uge af livet. Derefter går denne evne tabt. Men hvis den var der på et tidspunkt, kan den måske genoprettes?

Dr. McLellans forskning, der er offentliggjort i det fagfællebedømte tidsskrift Journal of Cell Biology, viser, at det er muligt at nulstille celleuret til et tidspunkt, hvor kardiomyocytter havde evnen til at formere sig og reparere hjertemusklen.

"Salamandre og andre laverestående organismer har evnen til at dedifferentiere deres kardiomyocytter eller vende dem tilbage til en tidligere, mere primitiv tilstand, hvilket giver disse celler mulighed for at vende tilbage til cellecyklussen og skabe ny hjertemuskel," siger Dr. McLellan, lektor i kardiologi og fysiologi. "Hos pattedyr går dette potentiale tabt. Hvis vi vidste, hvordan vi kunne genskabe det, eller kendte årsagen til, at voksne kardiomyocytter ikke formerer sig, kunne vi forsøge at finde en måde at regenerere hjertet ved hjælp af naturens egne metoder."

Kardiomyocytter stammer fra progenitorstamceller, eller forløberceller, der danner hjertet gennem proliferation. Når hjertet er dannet, transformerer myocytterne sig fra umodne til modne celler, som ikke længere er i stand til at reproducere sig. Hos salamandre og salamandere er tingene anderledes: deres kardiomyocytter kan vende tilbage til en umoden eller primitiv tilstand og igen erhverve evnen til at proliferere, reparere skader og derefter transformere sig tilbage til modne celler.

Ifølge Dr. McLellan er årsagen til, at menneskelige kardiomyocytter ikke er i stand til at gøre det samme, ret simpel: I deres mere primitive tilstand mister kardiomyocytter evnen til at trække sig sammen normalt, hvilket er afgørende for hjertets korrekte funktion. Da mennesker er meget større end salamandre og salamandre, skulle vores hjerter være meget mere effektive for at opretholde optimalt blodtryk og normal cirkulation.

"Efterhånden som vi udviklede os, måtte vi opgive evnen til at regenerere hjertemusklen for at opretholde optimalt blodtryk og kredsløb," siger McLellan. "Det, vi fik, var mere effektive hjertemuskelceller og et hjerte. Men det var et kompromis."

Dr. McLellan mener, at midlertidig hæmning af ekspressionen af proteiner, der blokerer cellecyklussens maskineri, muligvis kan tvinge voksne kardiomyocytter til at vende tilbage til cellecyklussen, dvs. til at proliferere. Disse metoder bør være reversible, således at effekten af at målrette de proteiner, der er ansvarlige for proliferation, forsvinder, efter at skaden er repareret. Kardiomyocytterne vil derefter vende tilbage til modne celler og begynde at hjælpe den genoprettede hjertemuskel med at trække sig sammen. For at slå de proteiner ud, der holder myocytterne i en moden tilstand, overvejer Dr. McLellan allerede at bruge nanopartikler til at levere små interfererende RNA til hjertet.

Ved et myokardieinfarkt forsynes en del af hjertet ikke længere med ilt, og kardiomyocytterne dør og erstattes af arvæv. Det er ikke svært at finde det beskadigede område af hjertet, og hvis der udvikles en metode til at omprogrammere patientens egne myocytter, kan et system, der styrer aktiviteten af det ønskede protein og er i stand til at bringe myocytterne tilbage til en primitiv tilstand, indføres i det beskadigede område. Dette vil gøre det muligt at erstatte den døde hjertemuskel med en levende.

"Lavere organismers evne til at regenerere sig, og hvorfor dette ikke sker hos mennesker, har været diskuteret længe. Dette er den første artikel, der giver en forklaring på, hvorfor dette sker," kommenterer professor McLellan sit arbejde.

Der har været meget snak om at bruge humane embryonale stamceller (hESC'er) eller omprogrammerede inducerede pluripotente stamceller (iPSC'er) til at regenerere hjertet. Det vides dog ikke, hvilken grad af regenerering der kan opnås, eller hvor betydelige fordelene kan være.

"Efter min mening er dette en potentiel mekanisme til at regenerere hjertemusklen uden brug af stamceller," siger Dr. McLellan. "I dette tilfælde ville hver person blive en kilde til celler til deres egen regenerering."

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