Peștii zebră își pot vindeca inimile bolnave. Iată concluziile unui studiu recent

Peștii zebră sunt niște creaturi minunate. Nu numai că sunt complet transparenți, dar pot, de asemenea, să dezvolte noi organe. Știam deja că acești peștișori translucizi ar putea regenera țesutul retinian din ochi, dar acum, noi cercetări arată cum peștele zebră poate reînvia țesutul cardiac după leziuni.

„Am vrut să aflăm cum face acest mic pește și dacă am putea învăța de la el”, spune biologul și autorul studiului, Jan Philipp Junker de la Institutul de Biologie a Sistemelor Medicale din Berlin, Germania.

Publicat în Nature Genetics, noul studiu condus de Junker împreună cu Daniela Panáková, cercetător de semnalizare celulară la Centrul Max Delbrück pentru Medicină Moleculară, prezintă cascada de evenimente care duc la regenerarea inimii unui pește zebra.

La oameni, celulele musculare cardiace numite cardiomiocite nu se pot regenera la fel ca celulele inimii de pește zebra. Înfometate de oxigen în timpul atacului de cord, cardiomiocitele noastre sunt deteriorate și se formează cicatrici permanente (numite fibroză) în locul mușchilor pierduți, lăsând inima mai slabă decât era înainte.

Ce descoperiri au fost făcute pe baza peștelui zebră?

Cu toate acestea, acest gen de pești sunt capabili să repare până la 20% din inimile lor de un milimetru în decurs de două luni de la o leziune cardiacă. Ceea ce ne arată acest nou studiu este că celulele țesutului conjunctiv numite fibroblaste sunt conducătorii acelui proces de regenerare a inimii la peștele zebră, producând proteine care acționează ca semnale de reparare.

În mod interesant, noile descoperiri vin în fruntea altor eforturi promițătoare în medicina regenerativă, care caută fie să înlocuiască, fie să repare inimile deteriorate cu terapii pe bază de celule sau medicamente care imită moleculele găsite în peștele zebră, indică Science Alert.

La începutul acestui an, chirurgii au implantat pentru prima dată o inimă de porc unui pacient uman (deși, din păcate, bărbatul a murit două luni mai târziu). În mai, cercetătorii au identificat și celulele umane care ajută inima să se repare după un atac de cord.

Vindecarea unei inimi de șoarece

În iunie, oamenii de știință au reușit să „vindece” un atac de cord la șoareci cu o tehnică ARNm care furnizează instrucțiuni genetice celulelor musculare ale inimii pentru a se repara. În acest nou studiu, cercetătorii au înțepat inimile mici ale animalelor cu un ac rece pentru a imita un atac de cord uman (numit și infarct miocardic) și au urmărit ce s-a întâmplat.

„În mod surprinzător, răspunsul imediat la rănire este foarte asemănător”, spune Junker. „Dar în timp ce procesul la om se oprește în acel moment, acesta continuă în pești. Ei formează noi cardiomiocite, care sunt capabile să se contracte”. Folosind tehnici de secvențiere cu o singură celulă, echipa a scanat apoi aproximativ 200.000 de celule ale inimii izolate de peștii zebră înainte și după rănire, extrăgând informații genomice din celule individuale pentru a vedea care dintre ele erau active într-o inimă deteriorată.

Ei au descoperit că trei tipuri de fibroblaste au intrat temporar într-o stare activată, activând genele care codifică proteinele ​​de construcție musculară, cum ar fi colagenul XII, care promovează creșterea țesutului conjunctiv.

Atunci când cercetătorii au „dezactivat” gene la peștele zebră, inima sa nu s-a mai putut regenera

„La urma urmei, se formează chiar la locul rănirii”, spune Junker despre fibroblastele. În timp ce fibroblastele ar putea juca un rol cheie, cercetările anterioare cu pește zebră au arătat că celulele inflamatorii numite macrofage răspund rapid la atacurile de cord și sunt necesare pentru regenerarea inimii. Epicardul, stratul exterior al inimii, a fost, de asemenea, identificat ca un hub pentru regenerarea inimii, lucru pe care acest nou studiu îl susține.

După ce au creat celule cu „coduri de bare” genetice unice, cercetătorii au urmărit fibroblastele activate și au arătat că acestea au fost produse în epicardul specific la peștele zebră și numai acolo celulele au produs colagen XII. Tehnicile de secvențiere cu o singură celulă, pe care cercetătorii le-au folosit în acest studiu pentru a localiza celulele inimii care trimit semnale regenerative, sunt în fruntea tehnologiilor genomice cu progrese rapide.

Deși secvențierea cu o singură celulă este utilizată pe scară largă și oferă detalii excepționale despre activitatea celulelor unice, vor fi necesare mai multe cercetări pentru a valida concluziile studiului în alte organisme model. Nu este clar dacă aceleași mecanisme conduse de fibroblaste se găsesc și la mamifere, cum ar fi oamenii și șoarecii.

Regenerarea inimii este un proces complex

„Regenerarea inimii este un proces complex care este influențat de multe lucruri diferite”, spune autorul studiului și biologul Bastiaan Spanjaard, de asemenea de la Institutul de Biologie a Sistemelor Medicale din Berlin. „Experimentele au produs cantități enorme de date. Filtrarea semnalelor biologice corecte din ele a fost o provocare enormă”.

Echipa dorește, de asemenea, să se uite mai îndeaproape la genele care sunt activate în fibroblastele activate, care codifică proteine care, cel puțin la peștele zebră par să stimuleze celulele musculare ale inimii.

Deocamdată, studiul răspunde la întrebările legate de procesele biologice care au loc ca răspuns la un atac de cord, perspective care, în timp, ar putea ajuta la evitarea evenimentelor cardiace ulterioare care devin mai riscante după primul atac.

Vă mai recomandăm și:

Specialiștii au „vindecat” un atac de cord prin regenerarea celulelor musculare

O aplicație pentru smartphone poate calcula riscul genetic de atac de cord

Problemele financiare cresc riscul de deces după un atac de cord la adulții mai în vârstă

Trombocitele pot transporta în mod eficient medicamentele către inimă după un atac de cord