Mușchiul cardiac se regenerează după un infarct — confirmat pentru prima dată la om

Un infarct distruge, în medie, aproximativ o treime dintre celulele musculare din camerele afectate ale inimii. Această pierdere a fost considerată dintotdeauna permanentă. Se credea că mușchiul cardiac, spre deosebire de ficat sau piele, nu are practic nicio capacitate de a înlocui ceea ce o leziune majoră distruge. Cicatricea care se formează peste țesutul cardiac afectat părea să fie ultimul capitol al poveștii.

Se pare însă că există și un alt capitol. Cercetătorii de la University of Sydney, care au lucrat cu țesut cardiac viu prelevat de la pacienți în timpul operațiilor de bypass, au confirmat ceea ce fusese observat până acum numai la șoareci: după un infarct, inima umană începe să producă noi celule musculare.

Descoperirea nu înseamnă că inima se vindecă singură. Răspunsul regenerativ este mult prea redus pentru a compensa amploarea leziunilor. Dar demonstrarea existenței acestei capacități schimbă ceea ce pot viza cercetătorii și deschide posibilitatea ca o terapie să poată, într-o zi, amplifica ceea ce inima încearcă deja să facă.

Lecturi recomandateCelulele de suport ale creierului erau considerate de neînlocuit — creierul adult le înlocuieşte

Cum au măsurat fenomenul

Dificultatea studierii țesutului cardiac uman a fost mereu una de sincronizare. Până când o probă post-mortem ajunge într-un laborator, semnalele moleculare ale diviziunii celulare active s-au disipat în mare parte. Dr. Robert Hume, primul autor al studiului și cercetător la Baird Institute for Applied Heart and Lung Research, a contribuit la rezolvarea acestei probleme prin dezvoltarea unei metode de prelevare care colectează țesut de la pacienți aflați în viață.

Pacienții care și-au dat consimțământul și au fost supuși unor intervenții de bypass la Royal Prince Alfred Hospital din Sydney au acceptat ca, în timpul procedurii, să fie prelevate mici probe de țesut atât din zonele afectate, cât și din cele neafectate ale inimii. Probele au fost conservate în decurs de cincisprezece minute cu azot lichid, care a fixat activitatea biologică în acel moment. Acest nivel de fidelitate, imposibil de obținut cu material post-mortem, le-a permis echipei să detecteze ceea ce studiile anterioare nu observaseră: o creștere semnificativă statistic a mitozei cardiomiocitelor — procesul prin care celulele musculare se divid și se reproduc — în inimile pacienților care suferiseră infarcte.

„Am reușit să demonstrăm o creștere semnificativă statistic a mitozei cardiomiocitelor în inimile umane infarctate”, a remarcat Dr. Hume. Oamenii de știință observaseră anterior același efect la șoareci. Este pentru prima dată când acesta a fost documentat direct în țesut uman.

Ce distrug, de fapt, infarctele

Amploarea problemei explică de ce această descoperire contează chiar dacă semnalul regenerativ este modest. Un infarct sever poate elimina până la un miliard de cardiomiocite — celule de care inima depinde pentru a bate și pentru a coordona ritmul dintre camerele sale. Mușchiul care supraviețuiește trebuie să compenseze, adesea prin întindere. De-a lungul anilor, această compensare eșuează. Inima se mărește, slăbește, iar capacitatea ei de a pompa sânge către restul organismului scade.

Acest punct final este insuficiența cardiacă, iar ea nu are o soluție simplă. Numai în Australia, aproximativ 144.000 de persoane trăiesc cu această afecțiune. Transplantul este în prezent singurul tratament definitiv, iar țara efectuează aproximativ 115 astfel de proceduri în fiecare an. Decalajul dintre nevoie și disponibilitate nu poate fi acoperit numai prin chirurgie.

Bolile cardiovasculare rămân principala cauză de deces la nivel mondial. Orice terapie care modifică șansele de evoluție după un infarct — chiar și modest — ar putea ajunge la o populație de ordinul zecilor de milioane.

De ce acest lucru nu lămurește definitiv problema

Răspunsul regenerativ natural al inimii, așa cum este înțeles în prezent, nu poate ține pasul cu leziunea care îl declanșează. Moartea celulară provocată de un infarct major depășește cu mult numărul noilor cardiomiocite pe care inima le generează ca răspuns. Dr. Hume a recunoscut direct acest lucru: răspunsul regenerativ, deși real, nu este suficient pentru a împiedica rămânerea unei cicatrici pe inimă.

Există și o întrebare privind mecanismul, pe care domeniul nu a rezolvat-o pe deplin. Cercetări conexe asupra inimilor umane afectate de insuficiență au constatat că multe dintre evenimentele de replicare a ADN-ului din cardiomiocite implică poliploidizare — celule care acumulează copii suplimentare ale genomului fără a se diviza efectiv — și multinucleere, mai degrabă decât diviziune mitotică standard. Separarea proliferării autentice de aceste procese înrudite, dar distincte, face parte din provocarea tehnică pe care modelul de țesut viu al echipei din Sydney este acum în măsură să o abordeze.

Cercetarea s-a bazat și pe o populație specifică de pacienți — persoane care erau deja supuse unei operații de bypass — care s-ar putea să nu reprezinte întregul spectru al pacienților cu infarct. Vor fi necesare studii mai ample și mai diverse pentru a înțelege cât de constant apare acest semnal regenerativ și dacă diferă la pacienții mai tineri, la cei cu infarcte de dimensiuni diferite sau la cei tratați devreme față de cei tratați târziu.

Ce sugerează proteinele pentru etapa următoare

Echipa a identificat, de asemenea, mai multe proteine în țesutul uman care fuseseră asociate anterior cu regenerarea cardiacă la șoareci. Aceste proteine oferă cea mai concretă pistă timpurie pentru dezvoltarea terapiilor. Dacă ele sunt comutatoarele moleculare care declanșează diviziunea cardiomiocitelor ca răspuns la o leziune, devin ținte — lucruri pe care un medicament le-ar putea activa sau amplifica.

Profesorul Sean Lal, autor principal al studiului și cardiolog specializat în insuficiență cardiacă la Royal Prince Alfred Hospital, a descris obiectivul către care lucrează echipa: „În cele din urmă, scopul este să folosim această descoperire pentru a produce noi celule cardiace care pot inversa insuficiența cardiacă. Folosirea modelelor de țesut cardiac uman viu în activitatea noastră înseamnă că vom avea date mai exacte și mai fiabile pentru a dezvolta noi terapii pentru bolile de inimă.”

Modelul de țesut viu este acum, în sine, un instrument de cercetare independent de acest rezultat singular. Deoarece conservă starea moleculară a inimii în momentul intervenției chirurgicale, el poate fi utilizat pentru a testa compuși care ar putea stimula diviziunea celulară — fără a fi nevoie ca o altă persoană să sufere mai întâi un infarct.

Întrebări frecvente despre regenerarea inimii

Se poate repara inima umană după un infarct?

Inima are o capacitate naturală, limitată, de a produce noi celule musculare după infarct, așa cum acest studiu confirmă pentru prima dată în țesut uman. Regenerarea are loc prin mitoza cardiomiocitelor — diviziune celulară. Numărul de celule noi produse este mult prea mic pentru a înlocui mușchiul pierdut în timpul unui infarct major, astfel că răspunsul de reparare al inimii există, dar este insuficient din punct de vedere funcțional de unul singur.

De ce nu pot medicii să vindece deja insuficiența cardiacă?

Insuficiența cardiacă rezultă din pierderea ireversibilă de mușchi: inima compensează zonele slăbite muncind mai intens, iar acest mecanism eșuează în cele din urmă. Transplantul de inimă este singurul leac, iar disponibilitatea organelor de la donatori este sever limitată. Aproximativ 144.000 de australieni trăiesc cu insuficiență cardiacă, în comparație cu aproximativ 115 transplanturi efectuate anual. Diferența dintre pacienți și organele disponibile alimentează căutarea unor terapii care ar putea regenera mușchiul afectat.

Ce a făcut acest studiu diferit față de cercetările anterioare?

Studiile anterioare privind regenerarea cardiacă au folosit țesut post-mortem. Până când aceste probe ajung într-un laborator, semnalele moleculare ale diviziunii celulare s-au estompat. Echipa din Sydney a colectat țesut de la pacienți aflați în viață, în timpul operațiilor de bypass, și l-a conservat în decurs de cincisprezece minute cu azot lichid. Această abordare a surprins procese biologice active pe care prelevarea post-mortem le omite — inclusiv semnalul de diviziune celulară care reprezintă concluzia centrală a studiului.

În cât timp va fi disponibil un tratament?

Nu există încă niciun tratament clinic bazat pe această descoperire. Echipa a identificat proteine care ar putea regla diviziunea cardiomiocitelor, iar acestea sunt acum ținte pentru dezvoltarea medicamentelor. Importanța acestei lucrări este că deschide o direcție terapeutică considerată anterior închisă: inima umană adultă poate produce mușchi nou, iar cercetătorii au acum un instrument pentru a studia cum poate fi determinată să facă acest lucru la o scară utilă.

Următoarea etapă a cercetării va încerca să identifice care proteine pot fi amplificate în modelul de țesut viu și dacă acest lucru crește rata diviziunii celulare până la niveluri care ar putea compensa în mod realist leziunile provocate de infarct.

Etichete: biology, cardiac regeneration, cardiology, cardiomyocyte, heart attack, heart failure

Conținut similar

Oamenii de știință au cartografiat 160.000 de neuroni ai unei muște — picioarele ei merg singure

Alimentele ultraprocesate îți demontează tăcut arhitectura celulară

Descifrarea Codului Îmbătrânirii: Cum Inteligența Artificială Contribuie la Reîntinerirea Celulară

Creierul era izolat de imunitate — dar măduva osoasă a craniului avea alte planuri

Creierul adormit reconstruiește amintirile negative cu mai multă precizie decât pe cele pozitive

Celulele CAR T au eliminat artrita reumatoidă la 3 pacienți care epuizaseră toate opțiunile