Mokslininkai nustatė priežastį, kodėl trūksta gebėjimo regeneruoti širdies raumens ląsteles.

Kalifornijos universiteto Los Andžele kamieninių ląstelių tyrėjai atrado, kodėl suaugusiųjų širdies raumens ląstelės, vadinamos kardiomiocitais, prarado gebėjimą daugintis, ir gali paaiškinti, kodėl žmogaus širdis turi tokį ribotą regeneracijos pajėgumą.

Tyrimai, atlikti su ląstelių linijomis ir pelėmis, galėtų padėti sukurti metodus, kaip perprogramuoti širdies raumens ląsteles tiesiogiai pacientų širdyse, leisdami jiems sukurti naujus raumenis ir atstatyti pažeidimus, teigė dr. Robbas MacLellanas iš Eli ir Edythe Broad regeneracinės medicinos ir kamieninių ląstelių tyrimų centro UCLA.

Skirtingai nuo tritonų ir salamandros, suaugusio žmogaus kūnas negali savaime atkurti pažeistų organų, tokių kaip širdis. Tačiau naujausi tyrimai rodo, kad žinduoliai turi gebėjimą regeneruoti širdį labai trumpą laiką – per pirmąją gyvenimo savaitę. Vėliau šis gebėjimas prarandamas. Bet jei jis kažkada buvo, galbūt jį galima atkurti?

Paskelbtas recenzuojamame žurnale „Ląstelių biologija“, dr. McLellano tyrimas rodo, kad įmanoma atkurti ląstelių laikrodį iki laiko, kai kardiomiocitai galėjo daugintis ir atkurti širdies raumenį.

„Salamandros ir kiti žemesni organizmai turi gebėjimą dediferencijuoti savo kardiomiocitus arba grąžinti juos į ankstesnę, primityvesnę būseną, leisdami šioms ląstelėms grįžti į ląstelių ciklą ir sukurti naują širdies raumenį“, – sako dr. McLellanas, kardiologijos ir fiziologijos docentas. „Žinduoliams šis potencialas yra prarastas. Jei žinotume, kaip jį atkurti, arba žinotume priežastį, kodėl suaugę kardiomiocitai neproliferuoja, galėtume pabandyti rasti būdą, kaip regeneruoti širdį, naudojant pačios gamtos metodus.“

Kardiomiocitai susidaro iš pirmtakinių kamieninių ląstelių, kurios proliferacijos būdu formuoja širdį. Susiformavus širdžiai, miocitai iš nesubrendusių ląstelių transformuojasi į subrendusias, kurios nebegali daugintis. Tritonams ir salamandroms viskas yra kitaip: jų kardiomiocitai gali grįžti į nesubrendusią, arba primityvią, būseną ir vėl įgyti gebėjimą daugintis, atstatyti pažeidimus ir vėl transformuotis į subrendusias ląsteles.

Pasak dr. McLellano, priežastis, kodėl žmogaus kardiomiocitai negali to paties, yra gana paprasta: primityvesnėje būsenoje kardiomiocitai praranda gebėjimą normaliai susitraukti, o tai yra gyvybiškai svarbu tinkamam širdies funkcionavimui. Kadangi žmonės yra daug didesni nei tritonai ir salamandrai, mūsų širdys turėjo būti daug efektyvesnės, kad palaikytų optimalų kraujospūdį ir normalią kraujotaką.

„Evoliucionuodami, norėdami palaikyti optimalų kraujospūdį ir kraujotaką, turėjome atsisakyti gebėjimo regeneruoti širdies raumenį“, – sako McLellanas. „Mes gavome efektyvesnes širdies raumens ląsteles ir širdį. Tačiau tai buvo kompromisas.“

Dr. McLellan mano, kad laikinai slopinant baltymus, blokuojančius ląstelių ciklo mechanizmą, raišką, galima priversti suaugusius kardiomiocitus grįžti į ląstelių ciklą, t. y. proliferuoti. Šie metodai turėtų būti grįžtami, kad baltymų, atsakingų už proliferaciją, poveikis išnyktų, kai pažeidimas bus atkurtas. Tada kardiomiocitai virstų subrendusiomis ląstelėmis ir pradėtų padėti atkurtam širdies raumeniui susitraukinėti. Siekdamas sunaikinti baltymus, kurie palaiko miocitus subrendusioje būsenoje, dr. McLellan jau svarsto galimybę naudoti nanodaleles, kad į širdį būtų pristatytos mažos trukdančios RNR.

Miokardo infarkto atveju dalis širdies nebegauna deguonies, todėl kardiomiocitai žūsta, o jų vietą užima randinis audinys. Pažeistą širdies vietą rasti nesunku, o sukūrus paciento miocitų perprogramavimo metodą, į pažeistą vietą galima įdiegti sistemą, kuri kontroliuoja norimo baltymo aktyvumą ir geba grąžinti miocitus į primityvią būseną. Tai leis negyvą širdies raumenį pakeisti gyvu.

„Žemesniųjų organizmų gebėjimas regeneruotis ir kodėl tai neįvyksta žmonėms, buvo aptarinėjamas jau seniai. Tai pirmasis straipsnis, kuriame pateikiamas paaiškinimas, kodėl taip vyksta“, – savo darbą komentuoja profesorius McLellanas.

Daug kalbėta apie žmogaus embrioninių kamieninių ląstelių (hESC) arba perprogramuotų indukuotų pluripotentinių kamieninių ląstelių (iPSC) naudojimą širdies regeneracijai. Tačiau nežinoma, kokio laipsnio regeneracija gali būti pasiekta ar kokia reikšminga būtų nauda.

„Mano nuomone, tai yra potencialus širdies raumens regeneracijos mechanizmas nenaudojant kamieninių ląstelių“, – sako dr. McLellanas. „Tokiu atveju kiekvienas žmogus taptų ląstelių šaltiniu savo paties regeneracijai.“

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