În efortul de a determina cauza care stă la baza unei afecţiuni rare care provoacă insuficienţă cardiacă la copii, cercetătorii de la facultatea de medicină a Universităţii din Maryland (UMSOM), din Statele Unite, au identificat noi mutaţii genetice responsabile de această afecţiune la un pacient sugar. Echipa a reuşit apoi să afle cum funcţionează mutaţia şi au folosit un medicament pentru a inversa efectele acesteia în celulele musculare cardiace derivate din celule stem de la pacient.
Descoperirile, publicate în revista online, Circulation, sugerează că ar putea fi dezvoltate tratamente pentru a gestiona această afecţiune, în loc să fie nevoie de un transplant de inimă, care este tratamentul standard pentru această afecţiune la copii.
„Deşi s-au studiat multe despre insuficienţa cardiacă la adulţi, mai sunt încă multe de învăţat despre cauzele genetice ale insuficienţei cardiace la copii", a declarat dr. Charles „Chaz" Hong, profesor de medicină şi fiziologie şi director al Cercetării în cardiologie, şef al departamentului de medicină cardiovasculară de la UMSOM.
Studii anterioare au arătat că mutaţiile din gena identificată de cercetători au fost implicate în microcefalie la bebeluşi, dar până acum nu s-a ştiut rolul acestora în bolile cardiace umane.
Cardiomiopatia dilatativă infantilă este o cauză frecventă de insuficienţă cardiacă - responsabilă pentru aproximativ jumătate din cazurile de insuficienţă cardiacă pediatrică - a cărei cauză este cel mai adesea necunoscută.
Deşi este relativ rară, apărând la aproximativ una din 200.000 de naşteri, sugarii cu această afecţiune au o inimă care nu reuşeşte să se contracte la fel de eficient, astfel încât nu sunt capabili să pompeze atât de mult sânge pe cât ar trebui.
S-a constatat că această mutaţie genetică descoperită de dr. Hong şi colegii săi produce în mod normal o proteină regăsită într-o structură celulară, centrosomul, care funcţionează ca o ancoră pentru scheletul celulei şi este cel mai bine cunoscută pentru rolul său în timpul diviziunii celulare.
Fără această proteină, celulele musculare din inimă nu au putut să se organizeze în mod ordonat şi nu s-au contractat la fel de bine, ceea ce, la rândul său, a afectat capacitatea de pompare a inimii, au teoretizat cercetătorii.
„Am crezut că, odată ce celulele cardiace s-au maturizat, acest mecanism de diviziune celulară a dispărut complet, dar s-a dovedit că se mută într-o nouă locaţie în celulă şi îşi asumă un nou rol în funcţia muşchiului cardiac", a declarat dr. Hong.
Pentru a identifica această mutaţie genetică responsabilă de insuficienţa cardiacă infantilă, cercetătorii au prelevat un eşantion de celule cardiace din inima bolnavă a pacientului, după ce aceasta a fost îndepărtată în timpul unui transplant.
Apoi au convertit acest ţesut cardiac în celule stem, astfel încât să poată creşte mai multe celule şi să le studieze în laborator. Ei au determinat că pacientul avea două mutaţii diferite ale unei gene (RTTN), una de la fiecare părinte, care codifică în mod normal pentru proteina Rotatin.
Atunci când cercetătorii au efectuat apoi un experiment pentru a elimina aceeaşi proteină din inimile de peşte zebră, aceste inimi s-au dezvoltat cu semne de insuficienţă cardiacă.
Echipa a analizat, de asemenea, inimi de muscă de fructe cărora le lipsea Rotatin şi au văzut că celulele musculare din aceste inimi erau dezorganizate şi nu se contractau atât de bine pe cât ar fi trebuit, similar cu ceea ce se întâmplă în inimile copiilor cu această afecţiune.
„Aceasta este prima boală umană despre care ştim că este cauzată de întreruperea tranziţiei în structura centrosomului, care apare în mod normal la scurt timp după naştere", a declarat Matthew Miyamoto, primul coautor care a lucrat la acest proiect.
Cercetătorii au folosit apoi medicamentul C19, care organizează centrosomii în celulele musculare cardiace în curs de dezvoltare derivate de la pacientul cu cardiomiopatie dilatativă infantilă. Medicamentul a restabilit organizarea celulelor musculare cardiace în curs de dezvoltare cultivate într-o farfurie din celulele stem ale pacientului şi capacitatea acestora de a se contracta.
Potrivit cercetătorilor, întrucât centrosomii joacă un rol fundamental în dezvoltarea muşchiului cardiac, în special în replicarea, structura şi funcţia celulelor, o mai bună înţelegere a acestui proces programat specific ţesutului va fi extrem de relevantă pentru viitoarele eforturi de terapie regenerativă cardiacă.
Cercetătorii speră că această descoperire biomedicală, se va traduce într-o bună zi în tratamente medicale pentru copiii cu această afecţiune.
Potrivit acestora, recentul studiu aduce o contribuţie importantă la înţelegerea fundamentelor biologice ale cardiomiopatiei dilatate infantile şi a relaţiei sale cu insuficienţa cardiacă care vor putea îmbunătăţi rezultatele acestei afecţiuni.
(foto: O celulă a muşchiului cardiac cu mutaţii în gena care produce proteina Rotatin (jos) prezintă fibre musculare dezorganizate (roşu), comparativ cu o celulă sănătoasă a muşchiului cardiac (sus). Credit: Matthew Miyamoto).
