Interaktioner mellem fedtvæv og sympatiske neuroner bidrager til hjertearytmier

Et nyligt studie offentliggjort i tidsskriftet Cell Reports Medicine fandt en sammenhæng mellem hyppigheden af apnø-hændelser under REM-søvn (rapid eye movement) og graden af verbal hukommelsesnedsættelse hos ældre voksne, der er i risiko for at udvikle Alzheimers sygdom. Verbal hukommelse refererer til den kognitive evne til at huske og huske information præsenteret verbalt eller skriftligt, og er særligt sårbar overfor Alzheimers sygdom.

En undersøgelse foretaget af en gruppe forskere fra Kina undersøgte de uafhængige forbindelser mellem epikardialt fedtvæv og det sympatiske nervesystem med hjertearytmi ved hjælp af in vitro-samkultur af adipocytter, kardiomyocytter og sympatiske neuroner. De fandt, at fedtvæv-nervesystem-aksen spiller en vigtig rolle i arytmogenesen.

Unormaliteter i dannelsen og ledningen af elektriske impulser på grund af elektriske eller strukturelle abnormiteter i hjertet kan føre til hjertearytmier. Disse abnormiteter kan enten være genetiske eller relateret til erhvervet hjertesygdom. Forskning har vist, at sympatiske neuroner spiller en betydelig rolle i patogenesen af hjertearytmi. Aktivering af unormale elektriske kredsløb og forstyrrelser i ventrikulær repolarisering på grund af upassende stimulering af det sympatiske nervesystem er blevet forbundet med ventrikelflimmer og takykardi, atrieflimmer og endda hjertedød.

Nyere undersøgelser har også vist, at epikardialt fedtvæv er tæt forbundet med forekomsten af atrieflimren, ventrikelflimmern og ventrikulær takykardi. Derudover, fordi epikardialt fedtvæv støder op til myokardiet uden væv, der adskiller deres kontakt, kan inflammatoriske cytokiner og adipokiner udskilt af epikardialt fedtvæv ændre den elektriske og kardiale struktur. Det er dog stadig uklart, om epikardialt fedtvæv og sympatiske neuroner interagerer, og hvordan deres interaktion påvirker arytmogenesen.

Om studiet I den foreliggende undersøgelse overvandt forskerne de begrænsninger, der var forbundet med manglen på egnede modeller for menneskelige sygdomme og vanskeligheden ved at opnå og udvide tilstrækkelige mængder af hjerte-, nerve- og fedtvæv ved at generere kardiomyocytter, adipocytter og sympatiske neuroner in vitro fra stamceller og etablere samkulturmodeller for at studere interaktionerne mellem epikardialt fedtvæv og sympatiske neuroner og deres virkninger på kardiomyocytter.

Plasmaprøver blev taget fra den perifere vene og sinus coronaris fra 53 deltagere, inklusive raske kontrolpersoner og patienter med paroxystisk eller permanent atrieflimren. Epikardialt fedtvæv blev også taget fra patienter med permanent atrieflimren, som havde gennemgået åben hjertekirurgi.

Humane pluripotente stamceller og inducerede pluripotente stamceller afledt af adipogene stamceller, humane embryonale stamceller og embryonale fibroblaster blev anvendt til at etablere cellelinjer og kulturer. En sekventiel induktionsstrategi blev anvendt til at opnå sympatiske neuroner, hvor neurale celler blev afledt af humane pluripotente stamceller og derefter dyrket i differentieringsmedium.

Adipogene stamceller blev dyrket i adipocytdifferentieringsmedium for at udføre adipocytdifferentiering og generere epikardialt fedtvæv. Kvantitativ revers transkriptionspolymerasekædereaktion (qRT-PCR) blev anvendt til at måle ekspressionen af hvide, brune og beige fedtvævsmarkører. En todimensionel monolagsdifferentieringsteknik blev anvendt til at generere kardiomyocytter fra humane pluripotente stamceller.

Resultater Resultaterne viste, at kardiomyocytter dyrket med epikardialt fedtvæv og sympatiske neuroner, men ikke med nogen af dem, udviste signifikante elektriske abnormiteter, en arytmisk fænotype og nedsat calciumion (Ca2+) signalering.

Derudover viste undersøgelsen, at leptin udskilt af epikardialt fedtvæv kan aktivere frigivelsen af neuropeptid Y fra sympatiske neuroner. Dette neuropeptid binder sig til Y1-receptoren på kardiomyocytter og forårsager hjerterytmeforstyrrelser ved at påvirke aktiviteten af calcium/calmodulin-afhængig proteinkinase II (CaMKII) og natrium (Na2+)/calcium (Ca2+)-bytteren.

Konklusion Samlet set indikerede resultaterne, at interaktioner mellem epikardialt fedtvæv og sympatiske neuroner fører til en arytmisk fænotype i kardiomyocytter. Undersøgelsen viste, at denne fænotype er forårsaget af stimulering af sympatiske neuroner af leptin udskilt af adipocytter, hvilket fører til frigivelsen af neuropeptid Y. Dette neuropeptid binder sig til Y1-receptoren og påvirker aktiviteten af CaMKII og Na2+/Ca2+-bytteren, hvilket forårsager unormale hjerterytmer.