Teadlased on tuvastanud südamelihasrakkude taastumisvõime puudumise põhjuse

Los Angelese California Ülikooli tüvirakkude teadlased on avastanud, miks täiskasvanud südamelihase rakud, mida nimetatakse kardiomüotsüütideks, on kaotanud oma võime paljuneda, ning see võib selgitada, miks inimese südamel on nii piiratud regeneratsioonivõime.

Rakuliinide ja hiirtega läbi viidud uuring võib viia meetodite väljatöötamiseni südamelihase rakkude ümberprogrammeerimiseks otse patsientide südametes, võimaldades neil luua uusi lihaseid ja parandada kahjustusi, ütles dr Robb MacLellan UCLA Eli ja Edythe Broadi regeneratiivse meditsiini ja tüvirakkude uurimise keskusest.

Erinevalt vesilikest ja salamandritest ei suuda täiskasvanud inimese keha kahjustatud organeid, näiteks südant, iseenesest taastada. Hiljutised uuringud näitavad aga, et imetajatel on võime südant väga lühikese aja jooksul – esimese elunädala jooksul – taastada. Seejärel see võime kaob. Aga kui see kunagi oli olemas, siis ehk saab selle taastada?

Dr McLellani uurimus, mis avaldati eelretsenseeritud ajakirjas Journal of Cell Biology, näitab, et on võimalik lähtestada rakuline kell aega, mil kardiomüotsüütidel oli võime südamelihast vohada ja parandada.

„Salamandrid ja teised madalamad organismid suudavad oma kardiomüotsüüte dedifferentseerida ehk viia need tagasi varasemasse, primitiivsemasse olekusse, võimaldades neil rakkudel naasta rakutsüklisse ja luua uut südamelihast,“ ütleb kardioloogia ja füsioloogia dotsent dr McLellan. „Imetajatel on see potentsiaal kadunud. Kui me teaksime, kuidas seda taastada või miks täiskasvanud kardiomüotsüüdid ei voha, võiksime proovida leida viisi südame taastamiseks looduse enda meetodite abil.“

Kardiomüotsüüdid pärinevad eellasrakkudest ehk eellasrakkudest, mis moodustavad proliferatsiooni teel südame. Kui süda on moodustunud, muutuvad müotsüüdid ebaküpsetest rakkudeks küpseteks, mis ei ole enam võimelised paljunema. Vesilikutel ja salamandritel on asjad teisiti: nende kardiomüotsüüdid võivad naasta ebaküpsesse ehk primitiivsesse olekusse ning omandada taas võime prolifereeruda, kahjustusi parandada ja seejärel tagasi küpseteks rakkudeks muutuda.

Dr McLellani sõnul on põhjus, miks inimese kardiomüotsüüdid ei suuda sama teha, üsna lihtne: oma primitiivsemas olekus kaotavad kardiomüotsüüdid võime normaalselt kokku tõmbuda, mis on südame nõuetekohaseks toimimiseks ülioluline. Kuna inimesed on palju suuremad kui vesilikud ja salamandrid, pidid meie südamed olema optimaalse vererõhu ja normaalse vereringe säilitamiseks palju tõhusamad.

„Arenedes pidime optimaalse vererõhu ja vereringe säilitamiseks loobuma südamelihase regenereerimise võimest,“ ütleb McLellan. „Meie aga saime tõhusamad südamelihasrakud ja südame. Aga see oli kompromiss.“

Dr McLellan usub, et rakutsükli mehhanismi blokeerivate valkude ekspressiooni ajutine pärssimine võib sundida täiskasvanud kardiomüotsüüte naasma rakutsüklisse ehk prolifereeruma. Need meetodid peaksid olema pöörduvad, nii et proliferatsiooni eest vastutavate valkude sihtimise mõju kaob pärast kahjustuse parandamist. Seejärel muutuksid kardiomüotsüüdid küpseks rakkudeks ja hakkaksid aitama taastunud südamelihasel kokku tõmbuda. Müotsüüte küpses olekus hoidvate valkude väljalülitamiseks kaalub dr McLellan juba nanoosakeste kasutamist väikeste häirivate RNA-de südamesse toimetamiseks.

Müokardiinfarkti korral ei saa osa südamest enam hapnikku ning kardiomüotsüüdid surevad, asendudes armkoega. Kahjustatud südamepiirkonda pole keeruline leida ning kui patsiendi enda müotsüütide ümberprogrammeerimiseks välja töötatakse meetod, saab kahjustatud piirkonda viia süsteemi, mis kontrollib soovitud valgu aktiivsust ja on võimeline müotsüüdid algsele olekule tagasi viima. See võimaldab surnud südamelihase asendada elavaga.

„Madalamate organismide võimet taastuda ja seda, miks seda inimestel ei juhtu, on juba pikka aega arutatud. See on esimene artikkel, mis annab selgituse, miks see juhtub,“ kommenteerib professor McLellan oma tööd.

Südame taastamiseks on palju räägitud inimese embrüonaalsete tüvirakkude (hESC-de) või reprogrammeeritud indutseeritud pluripotentsete tüvirakkude (iPSC-de) kasutamisest. Siiski pole teada, millist regeneratsiooni taset on võimalik saavutada või kui märkimisväärne kasu sellest võiks olla.

„Minu arvates on see potentsiaalne mehhanism südamelihase taastamiseks ilma tüvirakke kasutamata,“ ütleb dr McLellan. „Sel juhul saaks iga inimene omaenda taastumise rakkude allikaks.“

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