Forskare har identifierat orsaken till den bristande förmågan att återskapa hjärtmuskelceller

Stamcellsforskare vid University of California, Los Angeles har upptäckt varför vuxna hjärtmuskelceller, kallade kardiomyocyter, har förlorat sin förmåga att föröka sig, och kan förklara varför det mänskliga hjärtat har så begränsad regenereringskapacitet.

Forskningen, som utförs i cellinjer och möss, skulle kunna leda till utveckling av metoder för att omprogrammera hjärtmuskelceller direkt i patienters hjärtan, vilket gör det möjligt för dem att skapa nya muskler och reparera skador, säger Dr. Robb MacLellan från Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research vid UCLA.

Till skillnad från vattensalamandrar och salamandrar kan den vuxna människokroppen inte spontant regenerera skadade organ som hjärtat. Nyligen genomförda studier visar dock att däggdjur har förmågan att regenerera hjärtat under en mycket kort tidsperiod – inom den första veckan i livet. Sedan går denna förmåga förlorad. Men om den fanns där en gång, kanske den kan återställas?

Dr. McLellans forskning, som publicerades i den vetenskapligt granskade tidskriften Journal of Cell Biology, visar att det är möjligt att återställa cellklockan till en tid då kardiomyocyter hade förmågan att föröka sig och reparera hjärtmuskeln.

”Salamanders och andra lägre organismer har förmågan att dedifferentiera sina kardiomyocyter, eller återställa dem till ett tidigare, mer primitivt tillstånd, vilket gör att dessa celler kan återinträda i cellcykeln och skapa ny hjärtmuskel”, säger Dr. McLellan, docent i kardiologi och fysiologi. ”Hos däggdjur går denna potential förlorad. Om vi visste hur man återställer den, eller visste orsaken till att vuxna kardiomyocyter inte förökar sig, skulle vi kunna försöka hitta ett sätt att regenerera hjärtat med hjälp av naturens egna metoder.”

Kardiomyocyter härstammar från progenitorstamceller, eller prekursorceller, som bildar hjärtat genom proliferation. När hjärtat har bildats omvandlas myocyterna från omogna till mogna celler, som inte längre kan reproducera sig. Hos vattensalamandrar och salamandrar är det annorlunda: deras kardiomyocyter kan återgå till ett omoget, eller primitivt, tillstånd och återigen förvärva förmågan att proliferera, reparera skador och sedan omvandlas tillbaka till mogna celler.

Enligt Dr. McLellan är anledningen till att mänskliga kardiomyocyter inte kan göra detsamma ganska enkel: i sitt mer primitiva tillstånd förlorar kardiomyocyter förmågan att dra ihop sig normalt, vilket är avgörande för att hjärtat ska fungera korrekt. Eftersom människor är mycket större än vattensalamandrar och salamandrar, var våra hjärtan tvungna att vara mycket effektivare för att upprätthålla optimalt blodtryck och normal cirkulation.

”Allt eftersom vi utvecklades, för att upprätthålla optimalt blodtryck och cirkulation, var vi tvungna att ge upp förmågan att regenerera hjärtmuskeln”, säger McLellan. ”Det vi fick var effektivare hjärtmuskelceller och ett hjärta. Men det var en avvägning.”

Dr. McLellan tror att en tillfällig hämning av uttrycket av proteiner som blockerar cellcykelns maskineri kan tvinga vuxna kardiomyocyter att återgå till cellcykeln, dvs. att proliferera. Dessa metoder bör vara reversibla, så att effekten av att rikta in sig på de proteiner som ansvarar för proliferation försvinner efter att skadan är reparerad. Kardiomyocyterna skulle då återgå till mogna celler och börja hjälpa den återställda hjärtmuskeln att dra ihop sig. För att slå ut de proteiner som håller myocyterna i ett moget tillstånd överväger Dr. McLellan redan att använda nanopartiklar för att leverera litet interfererande RNA till hjärtat.

Vid en hjärtinfarkt försörjs en del av hjärtat inte längre med syre, och kardiomyocyterna dör och ersätts av ärrvävnad. Det är inte svårt att hitta det skadade området av hjärtat, och om en metod utvecklas för att omprogrammera patientens egna myocyter kan ett system som styr aktiviteten hos det önskade proteinet och kan återställa myocyterna till ett primitivt tillstånd föras in i det skadade området. Detta gör att den döda hjärtmuskeln kan ersättas med en levande.

”Lägre organismers förmåga att regenerera sig och varför detta inte händer hos människor har diskuterats länge. Detta är den första artikeln som ger en förklaring till varför detta händer”, kommenterar professor McLellan sitt arbete.

Det har talats mycket om att använda mänskliga embryonala stamceller (hESC) eller omprogrammerade inducerade pluripotenta stamceller (iPSC) för att regenerera hjärtat. Det är dock inte känt vilken grad av regenerering som kan uppnås eller hur betydande fördelarna kan vara.

"Enligt min uppfattning är detta en potentiell mekanism för att regenerera hjärtmuskeln utan att använda stamceller", säger Dr. McLellan. "I det här fallet skulle varje person bli en källa till celler för sin egen regenerering."

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