De ce îmbătrânește inima și de ce devine, în timp, mai vulnerabilă? Răspunsul ar putea fi ascuns chiar în interiorul celulelor sale.
ADN-ul mitocondrial se poate modifica de-a lungul vieții, iar aceste mutații se acumulează în diferite celule și țesuturi.
Cercetătorii au arătat că numărul mutațiilor contează: cu cât sarcina mutațională a fost mai mare, cu atât funcția mitocondriilor și capacitatea inimii de a se contracta au scăzut.
Problema nu se oprește la lipsa de energie. Mitocondriile afectate au declanșat și un răspuns imun, asociat cu infiltrarea celulelor imune și apariția fibrozei.
Studiul a fost realizat pe șoareci, astfel că rezultatele nu înseamnă că mutațiile mtDNA sunt singura cauză a insuficienței cardiace la oameni, ci oferă dovezi experimentale importante despre un posibil mecanism al îmbătrânirii inimii.
Inima este unul dintre organele care nu își permit să „ia pauză”. Zi și noapte, milioane de contracții pun în mișcare sângele, iar pentru acest efort continuu celulele musculare cardiace au nevoie de cantități uriașe de energie.
O parte esențială a acestei energii este produsă de mitocondrii, structuri aflate în interiorul celulelor și supranumite adesea „uzinele energetice” ale organismului. Mitocondriile au însă o particularitate fascinantă: pe lângă ADN-ul din nucleul celulei, ele dețin propriul material genetic, numit ADN mitocondrial sau mtDNA. Acesta conține informația pentru 13 proteine implicate în sistemul de fosforilare oxidativă, procesul prin care mitocondriile produc ATP, principala formă de energie utilizată de celule.
De-a lungul vieții, în acest ADN pot apărea mutații. Întrebarea care i-a preocupat pe cercetători a fost însă una esențială: mutațiile sunt doar o consecință a îmbătrânirii sau pot contribui ele însele la deteriorarea organelor?
Noul studiu realizat la Karolinska Institutet oferă una dintre cele mai directe dovezi de până acum că, cel puțin în inimă și în modelul experimental folosit, acumularea mutațiilor mtDNA poate avea un rol activ în apariția disfuncției cardiace. Cercetarea a fost publicată în revista Science Advances în septembrie 2026.
Pentru ca mușchiul inimii să se contracte neîntrerupt, celulele cardiace au nevoie de energie constantă. Mitocondriile transformă substanțele provenite din alimentație în ATP, molecula pe care celulele o folosesc pentru numeroase procese.
Spre deosebire de majoritatea ADN-ului celular, care se află în nucleu, mtDNA se găsește în interiorul mitocondriilor. El codifică 13 proteine care fac parte din sistemul de fosforilare oxidativă, esențial pentru producerea energiei.
Pe parcursul vieții apar mutații aleatorii în mtDNA. Ele nu se acumulează însă uniform: unele celule pot ajunge să aibă o încărcătură mutațională mai mare decât altele.
Problema este că îmbătrânirea vine la pachet cu o mulțime de alte modificări biologice. Astfel, era dificil de stabilit dacă mutațiile mitocondriale contribuie efectiv la deteriorarea țesuturilor sau sunt doar una dintre consecințele procesului de îmbătrânire.
Pentru a răspunde la această întrebare, echipa de la Karolinska Institutet a dezvoltat un model de șoarece numit Polg^iMut, care le permite cercetătorilor să controleze spațial și temporal apariția mutațiilor mtDNA în anumite tipuri de celule.
În studiul actual, cercetătorii au indus acumularea mutațiilor în cardiomiocite, celulele musculare care formează cea mai mare parte a țesutului contractil al inimii.
Avantajul major a fost că oamenii de știință au putut urmări progresiv ce se întâmplă pe măsură ce „povara” mutațiilor crește, fără ca fenomenul să fie confundat pur și simplu cu efectele generale ale îmbătrânirii sau cu o boală sistemică.
Rezultatul a fost remarcabil: numărul mutațiilor a contat.
Pe măsură ce acestea s-au acumulat în celulele musculare cardiace, funcția mitocondrială s-a deteriorat, iar inima a devenit progresiv mai puțin capabilă să se contracte eficient.
Cu alte cuvinte, cercetătorii au putut lega direct o sarcină tot mai mare de mutații dobândite ale mtDNA de o pierdere progresivă a funcției cardiace. Studiul a identificat atât o afectare a lanțului respirator mitocondrial, cât și o disfuncție contractilă progresivă.
Kristina Bubb, cercetătoare postdoctorală la Departamentul de Biochimie Medicală și Biofizică al Karolinska Institutet și una dintre primele autoare ale studiului, subliniază tocmai acest aspect: nu este suficient să știm că există mutații; contează și cât de mare devine sarcina mutațională.
Poate și mai interesant este că efectele nu s-au limitat la producerea insuficientă de energie.
Cercetătorii au observat activarea unui răspuns imun, cu recrutarea celulelor imune în țesutul cardiac. Analizele au evidențiat, de asemenea, creșterea fibrozei.
Fibroza înseamnă acumularea excesivă de țesut conjunctiv, care poate face țesutul inimii mai rigid și îi poate afecta proprietățile normale. În acest caz, ea poate deveni parte a unui cerc vicios: mitocondriile deteriorate afectează celulele, acestea declanșează semnale de alarmă, sistemul imunitar reacționează, iar inflamația și remodelarea țesutului pot agrava la rândul lor funcția inimii.
„Leziunile” mitocondriale nu par, așadar, să fie o problemă strict energetică. Ele pot transmite organismului mesajul că ceva nu funcționează corect.
Analizele cercetătorilor au indicat o relație între disfuncția respiratorie mitocondrială și răspunsul imun. În modelul experimental, afectarea respiratorie a inimii a fost asociată cu creșterea proteinelor implicate în procesarea antigenelor și cu infiltrarea celulelor imune.
Nils-Göran Larsson, profesor la Karolinska Institutet și autorul corespondent al studiului, explică faptul că efectele mutațiilor nu s-au redus la un deficit energetic al cardiomiocitelor: disfuncția mitocondrială a fost însoțită de recrutarea celulelor imune și de fibroză progresivă.
Acest lucru deschide o perspectivă importantă asupra îmbătrânirii: o mitocondrie deteriorată ar putea influența nu doar modul în care funcționează celula în care se află, ci și modul în care reacționează sistemul imunitar și, în timp, structura țesutului.
Nu atât de simplu. Studiul oferă dovezi experimentale importante, dar a fost realizat pe șoareci. Prin urmare, rezultatele nu demonstrează că acumularea mutațiilor mtDNA este singura sau principala cauză a insuficienței cardiace la oameni.
Insuficiența cardiacă este o afecțiune complexă, cu numeroase cauze și mecanisme, de la boala coronariană și hipertensiune până la boli ale valvelor, cardiomiopatii și alte afecțiuni.
Ceea ce arată această cercetare este că mutațiile somatice ale ADN-ului mitocondrial pot fi ele însele un factor care contribuie la deteriorarea funcției cardiace, cel puțin în modelul experimental studiat.
Una dintre cele mai interesante implicații ale studiului este că oferă cercetătorilor un instrument nou pentru a studia relația dintre mitocondrii și îmbătrânire.
Echipa poate utiliza modelul pentru a investiga modul în care apar răspunsurile inflamatorii și fibrotice și dacă mecanisme similare sunt implicate și în alte organe.
Karolinska Institutet are o tradiție îndelungată în studierea rolului mtDNA în îmbătrânire. Grupul condus de Nils-Göran Larsson a folosit anterior modele genetice pentru a arăta că niveluri crescute de mutații ale mtDNA pot induce fenotipuri de îmbătrânire prematură la șoareci.
Noua cercetare adaugă însă o piesă importantă: nu doar organismul în ansamblu, ci și mutațiile apărute direct în anumite celule pot avea consecințe asupra funcției țesutului.
Descoperirea nu înseamnă că există deja un tratament care să „repare” mutațiile mtDNA și să prevină insuficiența cardiacă. În schimb, ea oferă o nouă direcție pentru cercetarea bolilor asociate îmbătrânirii.
Dacă oamenii de știință vor putea identifica exact cum sunt detectate mitocondriile deteriorate de sistemul imunitar și cum este declanșată fibroza, ar putea apărea în viitor noi ținte terapeutice.
Deocamdată, mesajul studiului este unul fundamental: mutațiile care se acumulează în ADN-ul mitocondrial odată cu vârsta ar putea să nu fie doar pasageri ai procesului de îmbătrânire. În anumite condiții, ele pot participa activ la deteriorarea unui organ vital.
Cercetarea a fost publicată în Science Advances sub titlul „Cardiomyocyte-intrinsic somatic mtDNA mutations induce an OXPHOS-dependent immune response and promote progressive heart failure”, avându-i ca autori pe Kristina Bubb, Giovanni Rigoni, Polyxeni Papadea, Giulia Pironti și colaboratorii lor, sub coordonarea lui Nils-Göran Larsson. Studiul este publicat în volumul 12 al revistei, în 2026, cu DOI 10.1126/sciadv.aec8606.
Sursa principală: Karolinska Institutet și studiul publicat în Science Advances.
