Interaktioner mellan fettvävnad och sympatiska nervceller bidrar till hjärtarytmier

En nyligen publicerad studie i tidskriften Cell Reports Medicine fann ett samband mellan frekvensen av apnéhändelser under REM-sömn (rapid eye movement) och graden av verbalt minnesnedsättning hos äldre vuxna som riskerar att utveckla Alzheimers sjukdom. Verbalt minne hänvisar till den kognitiva förmågan att behålla och återkalla information som presenteras verbalt eller skriftligt, och är särskilt sårbart för Alzheimers sjukdom.

En studie utförd av en grupp forskare från Kina undersökte de oberoende sambanden mellan epikardiell fettvävnad och det sympatiska nervsystemet med hjärtarytmi med hjälp av in vitro-samodling av adipocyter, kardiomyocyter och sympatiska neuroner. De fann att fettvävnad-nervsystemaxeln spelar en viktig roll i arytmogenesen.

Avvikelser i bildandet och ledningen av elektriska impulser på grund av elektriska eller strukturella avvikelser i hjärtat kan leda till hjärtarytmier. Dessa avvikelser kan antingen vara genetiska eller relaterade till förvärvad hjärtsjukdom. Forskning har visat att sympatiska neuroner spelar en betydande roll i patogenesen av hjärtarytmi. Aktivering av onormala elektriska kretsar och störningar i ventrikulär repolarisation på grund av olämplig stimulering av det sympatiska nervsystemet har associerats med ventrikelflimmer och takykardi, förmaksflimmer och till och med hjärtdöd.

Nyligen genomförda studier har också visat att epikardiell fettvävnad är nära associerad med förekomsten av förmaksflimmer, ventrikelflimmer och ventrikulär takykardi. Eftersom epikardiell fettvävnad ligger intill myokardiet utan vävnad som separerar deras kontakt, kan inflammatoriska cytokiner och adipokiner som utsöndras av epikardiell fettvävnad förändra den elektriska och kardiala strukturen. Huruvida epikardiell fettvävnad och sympatiska neuroner interagerar och hur deras interaktion påverkar arytmogenesen är dock fortfarande oklart.

Om studien I den aktuella studien övervann forskarna de begränsningar som uppstod av bristen på lämpliga modeller för mänskliga sjukdomar och svårigheten att erhålla och expandera tillräckliga mängder hjärt-, nerv- och fettvävnad genom att generera kardiomyocyter, adipocyter och sympatiska neuroner in vitro från stamceller och etablera samodlingsmodeller för att studera interaktionerna mellan epikardiell fettvävnad och sympatiska neuroner och deras effekter på kardiomyocyter.

Plasmaprover togs från perifer ven och sinus coronaris från 53 deltagare, inklusive friska kontrollpersoner och patienter med paroxysmalt eller permanent förmaksflimmer. Epikardiell fettvävnad togs också från patienter med permanent förmaksflimmer som hade genomgått öppen hjärtkirurgi.

Humana pluripotenta stamceller och inducerade pluripotenta stamceller härledda från adipogena stamceller, humana embryonala stamceller och embryonala fibroblaster användes för att etablera cellinjer och kulturer. En sekventiell induktionsstrategi användes för att erhålla sympatiska neuroner, där neurala celler härleddes från humana pluripotenta stamceller och sedan odlades i differentieringsmedium.

Adipogena stamceller odlades i adipocytdifferentieringsmedium för att utföra adipocytdifferentiering och generera epikardiell fettvävnad. Kvantitativ omvänd transkriptionspolymeraskedjereaktion (qRT-PCR) användes för att mäta uttrycket av vita, bruna och beige fettvävnadsmarkörer. En tvådimensionell monolagerdifferentieringsteknik användes för att generera kardiomyocyter från humana pluripotenta stamceller.

Resultat Resultaten visade att kardiomyocyter odlade med epikardiell fettvävnad och sympatiska neuroner, men inte med någondera, uppvisade signifikanta elektriska avvikelser, en arytmisk fenotyp och försämrad kalciumjon (Ca2+) signalering.

Dessutom visade studien att leptin som utsöndras av epikardial fettvävnad kan aktivera frisättningen av neuropeptid Y från sympatiska neuroner. Denna neuropeptid binder till Y1-receptorn på kardiomyocyter och orsakar hjärtrytmrubbningar genom att påverka aktiviteten hos kalcium/kalmodulinberoende proteinkinas II (CaMKII) och natrium (Na2+)/kalcium (Ca2+)-utbytaren.

Slutsats Sammantaget indikerade resultaten att interaktioner mellan epikardiell fettvävnad och sympatiska neuroner leder till en arytmisk fenotyp i kardiomyocyter. Studien visade att denna fenotyp orsakas av stimulering av sympatiska neuroner av leptin som utsöndras av adipocyter, vilket leder till frisättning av neuropeptid Y. Denna neuropeptid binder till Y1-receptorn och påverkar aktiviteten hos CaMKII och Na2+/Ca2+-utbytaren, vilket orsakar onormala hjärtrytmer.