Cercetătorii de la UCLA au identificat pentru prima dată originea unei celule imune ce joacă un rol critic în formarea valvelor inimii sănătoase. Descoperirea ar putea deschide drumul unor noi tratamente pentru afecţiunile valvelor inimii, ce pot fi cauzate de defecte congenitale, îmbătrânire sau alte boli.
Studiul, condus de dr. Atsuhi "Austin" Nakano, profesor asociat de biologie moleculară, celulară şi de dezvoltare de la UCLA şi membru al Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research la UCLA, a fost publicat în jurnalul ”Developmental Cell”.
În baza unei cercetări anterioare făcută de Nakano, ce a arătat că tubul embrionar al inimii produce celule sanguine progenitoare, noul studiu a arătat că acele celule generează celule imune specializate numite macrofage.
Cercetarea de asemenea a scos la iveală faptul că aceste macrofage derivate din inimă consumă ţesutul în exces, o capacitate ce le face indispensabile formării şi menţinerii valvelor din inimă.
Inima umană are patru valve - membrane de grosimea unei hârtii ce se deschid şi se închid constant pentru a controla fluxul sanguin prin inimă. Atunci când valvele nu funcţionează corect, fluxul sanguin către organism este întrerupt, ceea ce tensionează inima şi poate duce la cedare a inimii, atac sau moarte subită.
”Când valvele sunt deteriorate serios, nu pot fi reparate: operaţia de înlocuire este singura opţiune. Identificarea celulelor ce contribuie la sănătatea valvelor ar putea arăta o ţintă pentru noi terapii mai puţin invazive”, a spus Nakano, citat de sciencedialy.com.
În prezent, doctorii au două opţiuni pentru înlocuirea valvelor: valve mecanice, ce necesită medicaţie pentru subţierea sângelui pe tot parcursul vieţii şi valve biologice, făcute din ţesutul inimii vacilor, porcilor sau oamenilor şi de obicei necesită înlocuirea odată la 10-15 ani.
Din cauză că valvele implantate necesită şi ele înlocuire - în special în cazul copiilor din cauză că au tendinţa să devină prea mici înainte să ajungă adulţi - şi din cauza riscurilor asociate cu orice fel de chirurgie ce alterează inima, Nakano a spus că este nevoie urgent de găsirea unor noi metode pentru a trata afecţiunile valvelor.
Într-un studiu din 2013, folosind şoareci, Nakano şi colegii lui au descoperit în laboratorul său că tubul inimii - forma pe care o ia inima embrionară înainte să înceapă să pompeze sânge - contribuie la producerea celulelor sanguine timpurii ale corpului, numite celule sanguine progenitoare. Aşa cum celulele stem pot forma orice tip de celule în corp, celulele sanguine progenitoare pot crea câteva tipuri diferite de celule sanguine şi imune. Dar, în comparaţie cu celulele stem, celulele sanguine progenitoare nu sunt capabile să se refacă pe parcursul unei întregi vieţi.
”De când am descoperit că tubul inimii produce câteva celule sanguine progenitoare, am încercat să aflăm de ce. Celulele sanguine progenitoare sunt generate într-o cantitate mult mai mare în alte părţi ale embrionului în curs de dezvoltare. Producerea acestora de către tubul inimii este ca şi cum ai avea o fabrică nu foarte productivă, făcută dintr-o fabrică mai productivă - în acest caz celulele sanguine progenitoare - de ce să nu ai o fabrică mare?”, a explicat Nakano.
Răspunsul la această întrebare nu a fost o sarcină uşoară, pe de-o parte din cauză că tubul inimii îşi schimbă forma şi începe să bată în primele zile ale dezvoltării sale. Şi cu fiecare bătaie a inimii, celulele sanguine şi imune din întregul embrion în dezvoltare trec în inimă şi din nou în afara ei, făcând dificilă originea celulelor sanguine din inimă.
În noul studiu, ce a folosit de asemenea şoareci, echipa a eliminat din ecuaţie celelalte celule imune şi sanguine, înlăturând un tub al inimii înainte să înceapă să pompeze sânge şi continuând creşterea acestuia în laborator. Fără sânge care să circule şi să contamineze modelul, echipa a observat că celulele sanguine progenitoare derivate din inimă produc macrofage.
Macrofagele (”mari mâncăcioşi” în greacă) stau în ţesuturi şi călătoresc prin organism prin sânge, căutând şi consumând celulele dăunătoare, deteriorate sau nenecesare. O cercetare anterioară a arătat că macrofagele există în valvele inimii, dar echipa lui Nakano a fost prima care le-a descoperit rolul acolo: consumul celulelor în exces pentru a face valvele de grosimea unei foi de hârtie şi hipereficiente. Acest proces începe în embrionul în dezvoltare şi continuă după naştere, macrofagele rămân în valve pentru a le ajuta să rămână în formă pe parcursul vieţii.
”Se ştia că macrofagele există în valvele inimii, dar nimeni nu ştiuse când au ajuns acolo şi de unde au venit până când ne-am uitat la dezvoltarea acestora în tubul inimii”, a spus Nakano.
Pentru a testa cât de esenţiale sunt macrofagele derivate din inimă la formarea şi remodelarea valvelor, oamenii de ştiinţă le-au blocat producţia pentru a vedea dacă există vreun efect. Ei au descoperit că celelalte macrofage din corp - cele din sângele circulant - au călătorit spre inimă, dar nu au fost foarte eficiente la remodelarea valvelor. Fără macrofafele derivate din inimă, valvele inimii rămân groase şi stângace.
”Acest lucru ne-a arătat că macrofagele sunt generate în tubul inimii şi caracteristica particulară e consumul ţesutului în exces. Asta le face esenţiale nu numai pentru formarea valvelor inimii, dar şi pentru menţinerea lor pe parcursul vieţii”, a adăugat Nakano.
Cercetătorii trag speranţa că descoperirea va deschide drumuri pentru a rezolva afecţiuni ale valvelor inimii permanent, poate prim impulsionarea sau inhibarea activităţii macrofagelor derivate din inimă pentru a regla formarea valvelor inimii. Şi pentru că macrofagele rămân în corp pe tot parcursul vieţii oamenilor, ar putea într-o zi sa fie posibilă luarea lor în calcul pentru a trata probleme ale valvelor apar mai târziu în viaţă, a explicat el.
Următorul pas pentru va fi de a determina dacă descoperirile pot fi replicate la oameni.
Cercetarea a fost susţinută de National Institutes of Health. Nakano este în consiliul companiei Myoridne cu baza în Japonia, ce dezvoltă tehenologie pentru a produce celule cardiace din celule stem pluripotente induse.
