Riba zebrica može popraviti oštećeno srce, a nova studija otkriva i kako

Zebrice su čudesna stvorenja. Ne samo da su prozirne, već mogu proizvesti i nove organe. Poznato je otprije da ove ribice mogu regenerirati retinalno tkivo u svojim očima, a nova studija pokazuje kako zebrice mogu "oživjeti" tkivo srca nakon ozljede.

- Htjeli smo saznati kako ova mala ribica to radi i možemo li nešto naučiti iz toga - kaže razvojni biolog i autor studije Jan Philipp Junker s Berlinskog instituta za biologiju u Njemačkoj.

Objavljena u časopisu Nature Genetics, nova studija koju je vodio Junker zajedno s Danielom Panáková, znanstvenicom stanične signalizacije u Centru za molekularnu medicinu Max Delbrück, bilježi čitavu kaskadu događaja koji zapravo dovode do regeneracije srca kod riba zebrica, piše Science Alert.

Kod ljudi, stanice srčanog mišića koje se nazivaju kardiomiociti ne mogu se regenerirati kao što to čine stanice srca zebrice. U nedostatku kisika tijekom srčanog udara, naši se kardiomiociti oštećuju, a na mjestu izgubljenog mišića nastaju trajni ožiljci (zvani fibroza), ostavljajući srce slabijim nego što je bilo prije.

Zebrice su, međutim, sposobne ponovno regenerirati i do 20 posto svoga srca, veličine jednog milimetra, unutar dva mjeseca od ozljede srca.

Ono što nam ova nova studija pokazuje jest da su stanice vezivnog tkiva koje se nazivaju fibroblasti zapravo svojevrsni dirigenti tog procesa regeneracije srca kod zebrica, proizvodeći proteine ​​koji djeluju kao signali za popravak.

Nova otkrića su na tragu drugih obećavajućih pronalazaka u regenerativnoj medicini, koja žele ili zamijeniti ili popraviti oštećena srca terapijama baziranim na stanicama ili lijekovima koji oponašaju molekule pronađene u ribicama zebricama.

Ranije ove godine, kirurzi su prvi put ugradili svinjsko srce u ljudskog pacijenta (iako je, nažalost, čovjek umro dva mjeseca kasnije).

U svibnju su znanstvenici otkrili ljudske stanice koje pomažu ljudskom srcu da se zakrpa nakon srčanog udara, a u lipnju su znanstvenici uspjeli 'izliječiti' srčani udar kod miševa tehnikom mRNA koja 'dostavlja' genetske upute stanicama srčanog mišića da se same poprave.

U ovoj novoj studiji, znanstvenici su tretirali mala srca životinja ultrahladnom iglom kako bi oponašali ljudski srčani udar (koji se naziva i infarkt miokarda) i promatrali što se dogodilo.

- Iznenađujuće, neposredna reakcija na ozljedu je vrlo slična - kaže Junker. - Ali dok se proces kod ljudi zaustavlja u toj točki, on se nastavlja dalje kod riba. One stvaraju nove kardiomiocite, koji su sposobni kontrahirati se - objašnjava.

Koristeći tehnike sekvenciranja jedne stanice, tim je zatim skenirao oko 200.000 srčanih stanica izoliranih iz zebrice prije i nakon ozljede, izdvajajući genomske informacije iz pojedinačnih stanica, kako bi vidjeli koje su aktivne u oštećenom srcu.

Otkrili su da su tri vrste fibroblasta privremeno ušle u aktivirano stanje, uključivši gene koji kodiraju proteine ​​za izgradnju mišića, poput kolagena XII, koji potiče rast vezivnog tkiva. A kad su 'utišali' te gene u zebricama, njihova se srca više nisu mogla regenerirati.

- Ipak, nastaju točno na mjestu ozljede - kaže Junker o fibroblastima koji eksprimiraju kolagen. Iako bi fibroblasti mogli igrati ključnu ulogu, prošla istraživanja s ribicama zebricama pokazala su da upalne stanice zvane makrofagi brzo reagiraju na srčani udar i potrebne su za regeneraciju srca. Epikard, vanjski sloj srca, također je identificiran kao središte za regeneraciju srca, nešto što ova nova studija potvrđuje.

Nakon inženjeringa stanica s jedinstvenim genetskim 'crtičnim kodovima', znanstvenici su pratili aktivirane fibroblaste i pokazali da su napravljeni u epikardu ribe zebrice, i samo tamo su stanice proizvodile kolagen XII.

Tehnike sekvenciranja jedne stanice, poput onih koje su znanstvenici koristili u ovoj studiji za lociranje srčanih stanica koje šalju regenerativne signale, na čelu su genomskih tehnologija koje brzo napreduju. Iako sejednostanično sekvenciranje naširoko koristi i pruža detaljne pojedinosti o aktivnosti pojedinačnih stanica, bit će potrebno više istraživanja kako bi se potvrdili nalazi studije na drugim organizmima. Nije jasno nalaze li se isti mehanizmi vođeni fibroblastima i kod sisavaca poput ljudi i miševa.

- Regeneracija srca složen je proces na koji utječu mnoge različite stvari - kaže autor studije i razvojni biolog Bastiaan Spanjaard, također s berlinskog Instituta za biologiju.

- Eksperimenti su proizveli ogromne količine podataka. Filtriranje ispravnih bioloških signala iz njih bilo je veliki izazov - objašnjava.

Znanstvenici također žele pomnije proučiti gene koji su uključeni u aktiviranim fibroblastima, koji kodiraju proteine ​​koji – barem kod zebrica – izgleda da stimuliraju stanice srčanog mišića na ponovni rast.

Za sad, studija baca više svjetla na biološke procese koji se događaju kao odgovor na srčani udar, uvide koji bi s vremenom mogli pomoći u odvraćanju kasnijih srčanih događaja koji postaju rizičniji nakon prvog napada.

Z.G.