Bolile cardiovasculare sunt principala cauză de deces la pacienţii care suferă de lupus, o boală autoimună în care sistemul imunitar atacă propriile ţesuturi şi organe, inima, sângele, plămânii, articulaţiile, creierul şi pielea. Miocardita lupică - inflamarea muşchiului inimii - poate fi foarte gravă, deoarece inflamaţia modifică regularitatea ritmului şi puterea bătăilor inimii. Cu toate acestea, mecanismele care stau la baza acestei boli complexe sunt puţin înţelese şi dificil de studiat.
O întrebare veche despre lupus este de ce unii pacienţi dezvoltă miocardită, în timp ce alţii rămân neafectaţi. Şi de ce manifestările clinice ale pacienţilor afectaţi variază atât de dramatic, de la niciun simptom la insuficienţă cardiacă severă.
Lupusul se caracterizează printr-un număr mare de autoanticorpi, proteine imunitare care vizează în mod eronat ţesuturile sau organele proprii ale unei persoane, cu specificităţi diferite pentru diverse molecule. Ca şi genele noastre, acestea pot explica de ce diferite persoane prezintă simptome diferite.
Cercetătorii au suspectat de mult timp că semnăturile specifice ale autoanticorpilor ar putea deţine cheia variaţiilor clinice pe care le observă la pacienţii cu lupus.
Până în prezent, identificarea autoanticorpilor implicaţi în afectarea inimii a reprezentat o provocare incredibilă din cauza lipsei modelelor experimentale care pot reproduce boala cardiacă la pacienţii cu lupus.
Modelele animale utilizate în prezent sunt insuficiente din cauza diferenţelor în fiziologia cardiacă, în timp ce culturile de celule umane pur şi simplu nu pot surprinde complexitatea şi funcţia inimii umane.
Un studiu arată că autoanticorpii pot afecta direct boala cardiacă la pacienţii cu lupus
Într-un nou studiu, publicat la 15 august în revista Nature Cardiovascular Research, o echipă de cercetători, de la Columbia Engineering, Universitatea Columbia Vagelos - Colegiul de medicină şi chirurgie, şi Universitatea Harvard, raportează că autoanticorpii singuri afectează direct funcţia cardiacă la pacienţii cu lupus.
Cercetătorii au creat ţesuturi cardiace de dimensiuni milimetrice din celule stem umane adulte sănătoase, le-au maturizat folosind semnale metabolice şi electromecanice şi apoi le-au incubat cu autoanticorpi găsiţi în sângele pacienţilor cu lupus cu şi fără miocardită.
Echipa a constatat că tiparele de legare ale autoanticorpilor pacienţilor la ţesutul cardiac depind de tipul şi gravitatea leziunilor miocardice.
Un subset de pacienţi cu miocardită severă avea populaţii unice de autoanticorpi care vizau în principal celulele cardiace pe cale de dispariţie, în timp ce pacienţii cu o funcţie slăbită a pompei cardiace aveau autoanticorpi care vizau în principal suprafaţa celulelor vii.
În mod interesant, echipa a descoperit că autoanticorpii care se legau de celulele cardiace vii erau capabili să exercite efecte biologice puternice asupra ţesuturilor în absenţa celulelor imune, dezvăluind mecanisme potenţial noi care ar putea contribui la insuficienţa cardiacă la pacienţii cu lupus.
Studiul a identificat, de asemenea, patru astfel de autoanticorpi care pot afecta direct muşchiul cardiac.
Autoanticorpi care atacă inima la pacienţii cu lupus. Credit: Xiaokan Zhang/Vunkak-Novakovic Lab, august 2024
Aceste descoperiri pot ajuta la identificarea pacienţilor cu lupus cu cel mai mare risc de a dezvolta boli de inimă, pot informa dezvoltarea de noi strategii terapeutice şi pot permite extinderea la alte boli autoimune.
„Această descoperire este prima demonstraţie a faptului că autoanticorpii pot media direct leziunile miocardice în această boală autoimună complexă”, a declarat liderul echipei, Gordana Vunjak-Novakovic, profesor universitar şi profesor al Fundaţiei Mikati de inginerie biomedicală, ştiinţe medicale şi medicină dentară la Columbia.
„Este uimitor faptul că aceste ţesuturi cardiace minuscule pe care le-am creat folosind celule stem umane şi tehnologia „organs-on-chip” (culturi celulare integrate cu microcip) au capacitatea de a emula funcţii la nivel de organ într-un mod specific pacientului şi pentru o boală atât de complexă. Trăim acum în era studierii progresiei şi a tratamentului bolilor folosind modele aparent simple, dar extrem de controlabile şi predictive ale organelor umane. Este ca şi cum am trăi în viitor”, a precizat omul de ştiinţă.
Vunjak-Novakovic, un bioinginer renumit pentru munca sa de pionierat în ingineria ţesutului uman funcţional pentru utilizarea în medicina regenerativă, şi grupul său au petrecut trei decenii lucrând la modelarea leziunilor şi bolilor cardiace şi la ingineria ţesuturilor pentru combaterea acestora.
Pentru acest studiu, bioinginerii au colaborat cu doi medici, dr. Robert Winchester şi dr. Laura Geraldino-Pardilla, ambii reumatologi la NewYork-Presbyterian/Centrul medical Irving al Universităţii Columbia.
Medicii au furnizat probe de sânge conţinând autoanticorpi lupici şi date clinice detaliate pentru cohorta de pacienţi cu lupus.
Acest lucru a permis echipei Columbia Engineering să evalueze efectele autoanticorpilor specifici pacienţilor asupra funcţiei cardiace utilizând ţesuturi cardiace fabricate şi să coreleze aceste efecte cu simptomele clinice.
„Miocardita poate fi o caracteristică a lupusului evazivă din punct de vedere diagnostic şi uneori de rău augur din punct de vedere clinic. Dezvoltarea acestui model funcţional de ţesut cardiac matur deschide deja multiple căi noi pentru a avansa cunoştinţele şi, în cele din urmă, gestionarea clinică a acestui proces autoimun enigmatic”, a remarcat dr. Winchester.
Pentru a afla mai multe despre potenţialele ţinte terapeutice, echipa a colaborat îndeaproape şi cu doctori de la Universitatea Harvard.
Cercetătorii explorează acum modalităţi de a-şi utiliza descoperirile pentru a înţelege mai bine mecanismele care stau la baza bolilor cardiace la pacienţii cu lupus şi pentru a îmbunătăţi diagnosticarea şi tratamentul acestei boli complexe şi provocatoare.
„Ceea ce este cu adevărat interesant în legătură cu acest studiu este că, prin valorificarea expertizei noastre în inginerie şi celule stem pentru a dezvolta modele de inimă umană, am reuşit să adoptăm o abordare inovatoare pentru a rezolva întrebări de lungă durată legate de bolile cardiace la pacienţii cu lupus”, a declarat primul autor al studiului, Sharon Fleischer, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Vunjak-Novakovic.
Noul cadru stabilit în acest studiu pentru a investiga interacţiunile autoanticorpilor cu organele umane deschide oportunităţi de neegalat pentru înţelegerea leziunilor organelor, nu numai în lupus, ci şi într-un spectru de boli autoimune, a precizat el.
