Peștele-zebră poate repara o inimă deteriorată, iar un nou studiu dezvăluie cum

Peștii zebra sunt animale uimitoare. Au capacitatea de a dezvolta noi organe și sunt complet transparente. O nouă cercetare demonstrează modul în care peștele zebra poate repara țesutul cardiac după o rănire. Știam anterior că acești pești mici și transparenți ar putea reconstrui țesutul retinian din ochi. Jan Philipp Junker, un biolog de dezvoltare la Institutul din Berlin pentru Biologie a Sistemelor Medicale din Germania și autorul principal al studiului, spune: „Am vrut să înțelegem cum reușește acest pește mic și să vedem dacă am putea învăța ceva din el”. Cea mai recentă lucrare a lui Junker și Daniela Panáková, cercetător de semnalizare celulară la Centrul Max Delbrück pentru Medicină Moleculară, a fost publicată în Nature Genetics și detaliază seria de acțiuni care duc la regenerarea inimii peștilor zebra. Cardiomiocitele, celulele musculare cardiace găsite în inima peștelui zebra, se pot regenera, dar nu și la om. Cardiomiocitele noastre sunt afectate atunci când suntem lipsiți de oxigen în timpul unui atac de cord, iar cicatricile cronice (numite fibroză) iau locul mușchiului lipsă, făcând inima mai slabă decât era înainte. Cu toate acestea, în termen de două luni de la o leziune a inimii, peștele-zebră își poate recupera până la 20% din inimile lor. Această nouă cercetare demonstrează că procesul de regenerare a inimii peștelui zebra este ghidat de celulele țesutului conjunctiv numite fibroblaste, care produc și proteine ​​care servesc ca semnale de reparare. Cele mai recente rezultate sunt deosebit de interesante, deoarece urmăresc îndeaproape inițiativele anterioare promițătoare în medicina regenerativă, care urmăresc să înlocuiască sau să repare inimile deteriorate, folosind tratamente pe bază de celule sau medicamente care imită substanțele chimice găsite în peștele zebra. Pentru prima dată, medicii au pus o inimă de porc unui pacient uman la începutul acestui an (deși, din păcate, bărbatul a murit două luni mai târziu).

Sursa foto: science-articles.com

Cercetătorii au identificat celulele umane care ajută inima umană să se autovindece după un atac de cord în mai. Și în iunie, folosind o abordare ARNm care trimite instrucțiuni genetice celulelor musculare cardiace, astfel încât acestea să se poată repara singure, cercetătorii au reușit să „vindece” un atac de cord la șoareci. În acest ultim studiu, cercetătorii au simulat un atac de cord uman (cunoscut și sub denumirea de infarct miocardic) prin zapping inimile mici ale animalelor cu un ac foarte rece. Apoi au observat ce s-a întâmplat. În mod surprinzător, notează Junker, „reacția inițială la rănire este extrem de comparabilă”. „Cu toate acestea, deși la oameni procesul se termină în acel moment, el continuă la pești. Ei creează cardiomiocite nou-nouțe care se pot contracta”. Oamenii de știință au examinat apoi peste 200.000 de celule ale inimii de pește zebra izolate folosind metode de secvențiere cu o singură celulă, adunând date genetice de la fiecare celulă pentru a determina care dintre ele erau active într-o inimă deteriorată. Ei au descoperit că trei tipuri diferite de fibroblaste au intrat pentru scurt timp într-o stare activă, activând genele care produc proteine ​​care ajută la dezvoltarea mușchilor, cum ar fi colagenul XII, care încurajează crearea de țesut conjunctiv. Iar inimile peștilor zebră nu și-au revenit când cercetătorii au „tăcut” anumite gene din ele. Fibroblastele care produc colagen „se formează exact la locul leziunii, până la urmă”, potrivit lui Junker. În timp ce fibroblastele pot fi importante, studiile anterioare pe zebra au arătat că celulele inflamatorii cunoscute sub numele de macrofage răspund rapid la atacurile cardiace și sunt necesare pentru regenerarea inimii. Acest nou studiu confirmă faptul că epicardul, stratul exterior al inimii, servește ca punct focal pentru regenerarea inimii.

Cercetătorii au localizat fibroblastele activate și au demonstrat că acestea au fost generate în epicardul peștelui zebra și doar acolo celulele au sintetizat colagenul XII, după ce au dat celulelor „coduri de bare” genetice distinctive. Avantajul tehnologiei genomice în dezvoltare rapidă este secvențierea cu o singură celulă, care a fost folosită în această lucrare pentru a identifica celulele cardiace care emit semnale de regenerare. Mai multe cercetări vor fi necesare pentru a confirma rezultatele studiului în specii model suplimentare, în ciuda faptului că secvențierea cu o singură celulă este adesea utilizată și oferă date extraordinare cu privire la activitatea celulelor individuale. Nu se știe dacă animalele precum șoarecii și oamenii prezintă aceleași căi conduse de fibroblaste. Autorul principal al studiului și biologul de dezvoltare Bastiaan Spanjaard, care este, de asemenea, afiliat la Institutul de Biologie a Sistemelor Medicale din Berlin, adaugă că regenerarea inimii este un proces complicat, care este afectat de o varietate de factori. „Au fost o cantitate imensă de date generate de experimente. Obținerea semnalelor biologice potrivite din ele a fost destul de dificilă”. Echipa este deosebit de interesată să afle mai multe despre genele care sunt activate în fibroblastele active și care codifică proteine ​​care, cel puțin la peștele zebra, par să conducă la creșterea celulelor musculare ale inimii. Deocamdată, studiul oferă o perspectivă suplimentară asupra proceselor biochimice care au loc după un atac de cord, oferind cunoștințe care ar putea ajuta într-o zi la prevenirea apariției cardiace recurente care devin mai riscante după atacul inițial. Sursa: science-articles.com