Inima, regenerare: capacitatea care se pierde la o săptămână de viață ar putea fi reactivată

Schimbarea a ceea ce consumă celulele inimii pentru a aea energie ar putea ajuta inima să se regenereze atunci când celulele mor, sugerează un nou studiu condus de cercetătorii UT Southwestern.

Constatarea, publicată în 20 februarie 2020, în Nature Metabolism, ar putea deschide noi căi pentru tratarea unei varietăți de afecțiuni în care mușchiul cardiac devine deteriorat, inclusiv insuficiență cardiacă cauzată de virusuri, toxine, hipertensiune arterială sau infarct.

Tratamentele farmaceutice actuale pentru insuficiență cardiacă - incluzând inhibitori ACE și beta-blocante - se concentrează pe încercarea de a opri un ciclu vicios de pierdere sau deteriorare a mușchilor cardiaci, deoarece tulpina (virusul) dăunează în continuare mușchiului cardiac, provocând moartea mai multor celule, explică medicul-cercetător UT Southwestern Hesham A. Sadek , MD, doctorat, J. Fred Schoellkopf, Jr. Catedră în cardiologie. Nu există tratamente pentru reconstruirea mușchiului cardiac.

Capacitate de regenerare la naștere 

Cu nouă ani în urmă, Sadek și colegii săi au descoperit că inima mamiferelor se poate regenera dacă sunt deteriorate în primele zile de viață, stimulate de diviziunea cardiomiocitelor, celulele responsabile de forța contractilă a inimii. Cu toate acestea, această capacitate se pierde complet după vârsta de 7 zile, un moment de cotitură bruscă în care diviziunea acestor celule încetinește dramatic.

Cercetările ulterioare au arătat că această schimbare a capacității de regenerare pare să schimbe, cel puțin parțial, stricăciunile radicalilor liberi provocate de organite cunoscute sub numele de mitocondrii, care alimentează celulele. Acești radicali liberi afectează ADN-ul celulelor, un fenomen numit leziune ADN, care îi determină să înceteze divizarea.

Schimbarea producției de radicali liber pare să fie stimulată de o schimbare a ceea ce mitocondriile din cardiomiocitele consumă pentru energie, explică Sadek. Deși mitocondriile se bazează pe glucoză în utero și la naștere, acestea trec la acizi grași în zilele de după naștere pentru a utiliza aceste molecule cu energie densă în laptele matern.

Sadek și colegii săi s-au întrebat dacă forțarea mitocondriilor să continue să consume glucoză ar putea deteriora ADN-ul și, la rândul său, să extindă capacitatea de regenerare a celulelor cardiace. Pentru a testa această idee, cercetătorii au încercat două experimente diferite.

În primul, au urmăroit puii de șoareci ai căror mame au fost modificate genetic pentru a produce lapte de sân cu conținut scăzut de grăsimi și care au fost apoi hrăniți cu alimentație cu cu conținut scăzut de grăsimi, după ce au fost înțărcați. Cercetătorii au descoperit că inima acestor rozătoare a menținut capacitatea de regenerare săptămâni mai târziu față de modul normal, cardiomiocitele lor continuând să exprime gene asociate cu diviziunea celulară pentru o perioadă semnificativ mai lungă decât cei care au fost hrăniți cu o dietă normală de lapte. Cu toate acestea, acest efect nu a durat până la vârsta adultă - ceea ce a redus semnificativ capacitatea de regenerare a inimii lor.

Modificarea genetică, favorabilă 

În al doilea experiment, cercetătorii au creat animale modificate genetic în care cercetătorii ar putea șterge o enzimă, cunoscută sub numele de piruvat dehidrogenază kinază 4 (PDK4), necesară mitocondriei celulelor cardiace pentru a digera acizii grași. Când cercetătorii au livrat un medicament pentru a opri producția de PDK4, cardiomiocitele animalelor au trecut la consumul de glucoză în loc de acizi grași, chiar și la vârsta adultă. După ce cercetătorii au simulat un atac de cord, aceste animale au înregistrat o îmbunătățire a funcției cardiace, care a fost însoțită de markeri în expresia genelor care sugerau că cardiomiocitele lor încă se divizau activ.

Sadek observă că aceste descoperiri oferă o dovadă a principiului potrivit căruia este posibil să redeschidem o oportunitate de regenerare a celulelor cardiace prin manipularea consumului de energie a mitocondriilor cardiomiocite.

„În cele din urmă, poate fi posibil să se dezvolte medicamente care schimbă ceea ce mănâncă cardiomiocitele pentru a le face să se dividă din nou, inversând insuficiența cardiacă și reprezentând un adevărat leac”, a spus el.

Sursa, aici.