Hjertemuskel vokser tilbake etter hjerteinfarkt — bekreftet hos mennesker for første gang

Et hjerteinfarkt ødelegger i gjennomsnitt omtrent en tredjedel av muskelcellene i de berørte kamrene. Dette tapet har alltid vært ansett som permanent. Hjertemuskelen, i motsetning til leveren eller huden, ble antatt å ha i praksis ingen evne til å erstatte det et større skadeområde tar. Arrdannelsen som dannes over skadet hjertevev, var historiens siste kapittel.

Det viser seg at det finnes et annet kapittel. Forskere ved Universitetet i Sydney, som arbeider med levende hjertevev tatt fra pasienter under bypass-operasjoner, har bekreftet det som tidligere bare var sett hos mus: etter et hjerteinfarkt begynner det menneskelige hjertet å produsere nye muskelceller.

Funn betyr ikke at hjertet helbreder seg selv. Regenerasjonsresponsen er altfor liten til å oppveie skadeomfanget. Men det å bevise at kapasiteten finnes, endrer hva forskere kan målrette – og åpner muligheten for at en behandling en dag kan forsterke det hjertet allerede prøver å gjøre.

Anbefalt lesingHjernens støtteceller ble antatt å være uerstattelige — den voksne hjernen erstatter dem

Slik målte de det

Vanskeligheten med å studere menneskelig hjertevev har alltid vært et tidsproblem. Når en prøve fra en obduksjon når et laboratorium, har de molekylære signalene for aktiv celledeling i stor grad forsvunnet. Dr. Robert Hume, studiens førsteforfatter og forsker ved Baird Institute for Applied Heart and Lung Research, bidro til å løse dette ved å utvikle en prøvetakingsmetode som samler vev fra levende pasienter.

Samtykkende pasienter som gjennomgikk bypass-operasjon ved Royal Prince Alfred Hospital i Sydney, gikk med på å ta små vevsprøver fra både skadede og uskadede områder av hjertet under inngrepet. Prøvene ble bevart innen femten minutter ved hjelp av flytende nitrogen, som frosset den biologiske aktiviteten fast. Denne graden av nøyaktighet, umulig med obduksjonsmateriale, gjorde at teamet kunne oppdage det tidligere studier hadde oversett: en statistisk signifikant økning i kardiomyocyttmitose – prosessen der muskelceller deler seg og formerer seg – i hjertene til pasienter som hadde hatt infarkt.

«Vi kunne vise en statistisk signifikant økning i kardiomyocyttmitose i infarktede menneskehjerter,» bemerket Dr. Hume. Forskere hadde tidligere observert samme effekt hos mus. Dette er første gang det er dokumentert direkte i menneskelig vev.

Hva hjerteinfarkt faktisk ødelegger

Problemets omfang forklarer hvorfor dette funnet er viktig selv om regenerasjonssignalet er beskjedent. Et alvorlig hjerteinfarkt kan eliminere så mange som én milliard kardiomyocytter – celler som hjertet er avhengig av for å slå og koordinere timingen mellom kamrene. Muskelen som overlever, må kompensere, ofte ved å strekke seg. Over år svikter denne kompensasjonen. Hjertet forstørres, svekkes, og evnen til å pumpe blod til resten av kroppen avtar.

Det endepunktet er hjertesvikt, og det finnes ingen enkel løsning. Australia alene har omtrent 144 000 mennesker som lever med tilstanden. Transplantasjon er for tiden den eneste definitive behandlingen, og landet utfører omtrent 115 slike inngrep årlig. Gapet mellom behov og tilgang kan ikke lukkes med kirurgi alene.

Hjerte- og karsykdommer er fortsatt den ledende dødsårsaken på verdensbasis. Enhver behandling som endrer oddsen etter et hjerteinfarkt – selv beskjedent – vil nå en befolkning på titalls millioner.

Hvorfor dette ikke avgjør spørsmålet

Hjertets naturlige regenerasjonsevne, slik den forstås i dag, kan ikke holde tritt med skaden som utløser den. Celledøden forårsaket av et større infarkt overstiger langt antallet nye kardiomyocytter hjertet genererer som svar. Dr. Hume erkjente dette direkte: regenerasjonsresponsen, om enn reell, er ikke tilstrekkelig til å hindre at hjertet blir arrdannet.

Det er også et spørsmål om mekanisme som feltet ikke fullt ut har avklart. Beslektet forskning på sviktende menneskehjerter har funnet at mange av DNA-replikasjonshendelsene i kardiomyocytter involverer polyploidisering – celler som akkumulerer ekstra kopier av genomet uten å faktisk splitte seg – og multinukleering, snarere enn standard mitotisk deling. Å skille genuin spredning fra disse beslektede, men distinkte prosessene, er en del av den tekniske utfordringen Sydney-teamets levende vevsmodell nå er posisjonert til å takle.

Forskningen trakk også på en spesifikk pasientpopulasjon – mennesker som allerede gjennomgikk bypass-operasjon – som kanskje ikke representerer hele spekteret av hjerteinfarktpasienter. Større, mer mangfoldige studier vil være nødvendig for å forstå hvor konsistent dette regenerasjonssignalet opptrer, og om det skiller seg hos yngre pasienter, hos de med ulike infarktstørrelser, eller hos de som behandles tidlig versus sent.

Hva proteinene antyder videre

Teamet identifiserte også flere proteiner i det menneskelige vevet som tidligere hadde vært knyttet til hjerteregenerasjon hos mus. Disse proteinene utgjør det mest konkrete tidlige sporet for behandlingsutvikling. Hvis de er de molekylære bryterne som utløser kardiomyocyttdeling som respons på skade, blir de mål – ting et legemiddel kan aktivere eller forsterke.

Professor Sean Lal, seniorforfatter av studien og hjertesviktkardiolog ved Royal Prince Alfred Hospital, beskrev hva teamet arbeider mot: «Til syvende og sist er målet å bruke denne oppdagelsen til å lage nye hjerteceller som kan reversere hjertesvikt. Ved å bruke levende menneskelige hjertevevsmodeller i arbeidet vårt vil vi ha mer nøyaktige og pålitelige data for å utvikle nye behandlinger for hjertesykdom.»

Den levende vevsmodellen er i seg selv nå et forskningsverktøy uavhengig av dette ene resultatet. Fordi den bevarer hjertets molekylære tilstand i operasjonsøyeblikket, kan den brukes til å teste stoffer som kan forsterke celledeling – uten at et annet menneske først må få et hjerteinfarkt.

Vanlige spørsmål om hjerteregenerasjon

Kan det menneskelige hjertet reparere seg selv etter et hjerteinfarkt?

Hjertet har en begrenset, naturlig evne til å danne nye muskelceller etter infarkt, slik denne studien bekrefter for første gang i menneskelig vev. Regenerasjonen skjer gjennom kardiomyocyttmitose – celledeling. Antallet nye celler som produseres, er altfor lite til å erstatte muskelen som går tapt under et større infarkt, så hjertets reparasjonsrespons eksisterer, men er funksjonelt utilstrekkelig alene.

Hvorfor kan ikke leger allerede fikse hjertesvikt?

Hjertesvikt skyldes irreversibelt muskeltap: hjertet kompenserer for svekkede områder ved å jobbe hardere, noe som til slutt svikter. En hjertetransplantasjon er den eneste kuren, og tilgangen på donororganer er svært begrenset. Omtrent 144 000 australiere lever med hjertesvikt mot omtrent 115 transplantasjoner utført årlig. Gapet mellom pasienter og tilgjengelige organer driver søket etter behandlinger som kan regenerere skadet muskel.

Hva gjorde denne studien annerledes enn tidligere forskning?

Tidligere studier av hjerteregenerasjon brukte obduksjonsvev. Når slike prøver når et laboratorium, har de molekylære signalene for celledeling bleknet. Sydney-teamet samlet vev fra levende pasienter under bypass-operasjon og bevarte det innen femten minutter ved hjelp av flytende nitrogen. Denne tilnærmingen fanget opp aktive biologiske prosesser som obduksjonsprøvetaking går glipp av – inkludert celledelingssignalet som er studiens sentrale funn.

Hvor lang tid tar det før en behandling er tilgjengelig?

Det finnes foreløpig ingen klinisk behandling basert på dette funnet. Teamet har identifisert proteiner som kan regulere kardiomyocyttdeling, og disse er nå mål for legemiddelutvikling. Betydningen av dette arbeidet er at det åpner en terapeutisk retning som tidligere ble ansett som stengt: det voksne menneskelige hjertet kan lage ny muskel, og forskere har nå et verktøy for å studere hvordan man kan få det til å gjøre det i en nyttig skala.

Neste fase av forskningen vil forsøke å identifisere hvilke proteiner som kan forsterkes i den levende vevsmodellen, og om det å gjøre det øker celledelingsraten til nivåer som realistisk kunne oppveie infarktskade.

Tagger: biology, cardiac regeneration, cardiology, cardiomyocyte, heart attack, heart failure

Mer som dette

Hjernen var skjermet fra immunsystemet — men skallens benmarg hadde andre planer

CAR T-celler eliminerte revmatoid artritt hos 3 pasienter som hadde prøvd alt

De tyngste svarte hullene bygges av andre svarte hull, viser 153 sammenstøt

Forskere kartla 160.000 nerveceller i en bananflue — beina går av seg selv

Å blokkere ett enkelt protein gjør immunsystemets celler til mer effektive kreftdrepere

Angst er blitt et ord alle bruker. Lidelsen det beskriver er blitt vanskeligere å se