Interaktion mellem fedtvæv og sympatiske neuroner bidrager til hjertearytmi

En nylig undersøgelse offentliggjort i Cell Reports Medicine fandt en sammenhæng mellem hyppigheden af apnøhændelser under den hurtige øjenbevægelsesfase (REM) og graden af verbal hukommelse svækkelse hos ældre voksne med risiko for at udvikle Alzheimers sygdom. Verbal hukommelse refererer til den kognitive evne til at bevare og genkalde information præsenteret mundtligt eller i skriftlig form, og er særligt sårbar over for Alzheimers sygdom.

En undersøgelse foretaget af en gruppe videnskabsmænd fra Kina undersøgte de uafhængige forbindelser mellem epikardiet fedtvæv og det sympatiske nervesystem med hjertearytmi ved hjælp af in vitro-co-kultur af adipocytter, cardiomyocytter og sympatiske neuroner. De fandt ud af, at fedtvæv-nervesystemets akse spiller en vigtig rolle i arytmogenese.

Anormaliteter 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. Undersøgelser har vist, at sympatiske neuroner spiller en væsentlig rolle i patogenesen af hjertearytmi. Aktivering af unormale elektriske kredsløb og forstyrrelser i ventrikulær repolarisering på grund af uhensigtsmæssig stimulering af det sympatiske nervesystem er blevet forbundet med ventrikulær fibrillation og takykardi, atrieflimren og endda hjertedød.

Nylige undersøgelser har også vist, at epikardiet fedtvæv er stærkt forbundet med forekomsten af atrieflimren, ventrikulær fibrillation og ventrikulær takykardi. Desuden, fordi epikardiet fedtvæv støder op til myokardiet uden at væv adskiller deres kontakt, kan inflammatoriske cytokiner og adipokiner udskilt af epikardiet fedtvæv ændre den elektriske og hjertestruktur. Det er dog stadig uklart, om epikardiet fedtvæv og sympatiske neuroner interagerer, og hvordan deres interaktion påvirker arytmogenese.

Om undersøgelsen I denne undersøgelse omgik forskerne de begrænsninger, som manglen på egnede modeller for menneskelige sygdomme og vanskelighederne med at opnå og udbrede tilstrækkelige mængder af hjerte-, neural- og fedtvæv ved at generere kardiomyocytter, adipocytter og sympatiske neuroner. In vitro fra stamceller og etablering af modeller for samkultur for at studere interaktionerne mellem epikardiet fedtvæv og sympatiske neuroner og deres effekt på kardiomyocytter.

Plasmaprøver blev opnået fra den perifere vene og sinus koronar hos 53 deltagere, inklusive raske kontroller og patienter med paroxysmal eller vedvarende atrieflimren. Epikardiet fedtvæv er også opnået fra patienter med vedvarende atrieflimren, som har gennemgået en åben hjerteoperation.

Humane pluripotente stamceller og inducerede pluripotente stamceller afledt af adipogene stamceller, humane embryonale stamceller og embryonale fibroblaster er blevet brugt til at generere cellelinjer og kulturer. En sekventiel induktionsstrategi blev brugt til at generere sympatiske neuroner, hvor nerveceller blev afledt af humane pluripotente stamceller og derefter dyrket i differentieringsmedium.

Adipogene stamceller blev dyrket i adipocytdifferentieringsmedium for at udføre adipocytdifferentiering og opnå epicardialt fedtvæv. Kvantitativ revers transkription-polymerase-kædereaktion (qRT-PCR) blev brugt til at måle ekspressionen af hvide, brune og beige fedtvævsmarkører. En todimensionel monolagsdifferentieringsteknik blev brugt til at opnå kardiomyocytter fra humane pluripotente stamceller.

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

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

Konklusion Samlet set indikerede resultaterne, at interaktioner mellem epikardiet fedtvæv og sympatiske neuroner fører til en arytmisk fænotype i kardiomyocytter. Undersøgelsen fandt, at denne fænotype er forårsaget af stimulering af sympatiske neuroner af leptin udskilt af adipocytter, hvilket fører til frigivelse af neuropeptid Y. Dette neuropeptid binder til Y1-receptoren og påvirker aktiviteten af CaMKII og Na2+/Ca2+-veksleren, hvilket forårsager unormalt hjerte rytmer.