Hjertemuskel gror tilbage efter hjerteanfald — bekræftet hos mennesker for første gang

Et hjerteanfald ødelægger i gennemsnit omkring en tredjedel af muskelcellerne i de berørte kamre. Det tab har altid været anset for at være permanent. Hjertemusklen, i modsætning til leveren eller huden, menes stort set ikke at have nogen kapacitet til at erstatte, hvad en større skade tager. Ardannelsen, der dannes over beskadiget hjertevæv, var historiens sidste kapitel.

Det viser sig, at der er et nyt kapitel. Forskere ved University of Sydney, der arbejder med levende hjertevæv taget fra patienter under bypass-operationer, har bekræftet, hvad der tidligere kun var set hos mus: efter et hjerteanfald begynder det menneskelige hjerte at producere nye muskelceller.

Fundet betyder ikke, at hjertet heler sig selv. Den regenerative respons er alt for lille til at opveje omfanget af skaden. Men at bevise, at kapaciteten eksisterer, ændrer, hvad forskere kan målrette – og åbner muligheden for, at en behandling en dag kan forstærke, hvad hjertet allerede forsøger at gøre.

Anbefalet læsningHjernens støtteceller mentes uerstattelige — den voksne hjerne erstatter dem

Sådan målte de det

Vanskeligheden ved at studere menneskeligt hjertevæv har altid været et timingproblem. Når en post mortem-prøve når et laboratorium, er de molekylære signaler om aktiv celledeling stort set forsvundet. Dr. Robert Hume, undersøgelsens førsteforfatter og forsker ved Baird Institute for Applied Heart and Lung Research, hjalp med at løse dette ved at udvikle en prøvetagningsmetode, der indsamler væv fra levende patienter.

Samtykkende patienter, der gennemgik bypass-operation på Royal Prince Alfred Hospital i Sydney, accepterede at få taget små vævsprøver fra både beskadigede og ubeskadigede områder af deres hjerter under proceduren. Prøverne blev konserveret inden for femten minutter ved hjælp af flydende nitrogen, hvilket låste den biologiske aktivitet fast. Den grad af nøjagtighed, umulig med post mortem-materiale, gjorde det muligt for holdet at opdage, hvad tidligere studier havde overset: en statistisk signifikant stigning i cardiomyocyt-mitose – den proces, hvorved muskelceller deler sig og reproducerer – i hjertet hos patienter, der havde haft infarkter.

“Vi kunne vise en statistisk signifikant stigning i cardiomyocyt-mitose i infarktramte menneskelige hjerter,” bemærkede Dr. Hume. Forskere havde tidligere observeret samme effekt hos mus. Dette er første gang, det er dokumenteret direkte i menneskeligt væv.

Hvad hjerteanfald rent faktisk ødelægger

Omfanget af problemet forklarer, hvorfor dette fund er vigtigt, selvom det regenerative signal er beskedent. Et alvorligt hjerteanfald kan eliminere så mange som en milliard cardiomyocytter – celler, som hjertet er afhængigt af for at slå og koordinere timingen mellem kamrene. Den muskel, der overlever, må kompensere, ofte ved at strække sig. Over år svigter den kompensation. Hjertet forstørres, svækkes, og dets evne til at pumpe blod til resten af kroppen falder.

Det endepunkt er hjertesvigt, og der er ingen ligetil løsning. Alene Australien har cirka 144.000 mennesker, der lever med tilstanden. Transplantation er i øjeblikket den eneste definitive behandling, og landet udfører cirka 115 sådanne procedurer om året. Kløften mellem behov og udbud kan ikke lukkes gennem kirurgi alene.

Hjerte-kar-sygdomme er fortsat den førende dødsårsag på verdensplan. Enhver behandling, der ændrer oddsene efter et hjerteanfald – selv beskedent – vil nå en befolkning i titusindvis af millioner.

Hvorfor dette ikke afslutter spørgsmålet

Hjertets naturlige regenerative respons, som det forstås i øjeblikket, kan ikke følge med den skade, der udløser det. Celledøden forårsaget af et større infarkt overstiger langt antallet af nye cardiomyocytter, som hjertet genererer som respons. Dr. Hume anerkendte dette direkte: den regenerative respons, selvom den er reel, er ikke tilstrækkelig til at forhindre, at hjertet efterlades arret.

Der er også et spørgsmål om mekanisme, som feltet ikke fuldt ud har løst. Relateret forskning i svigtende menneskelige hjerter har fundet, at mange af DNA-replikationshændelserne i cardiomyocytter involverer polyploidisering – celler, der akkumulerer ekstra kopier af deres genom uden faktisk at dele sig – og multinukleation, snarere end standard mitotisk deling. At adskille ægte proliferation fra disse relaterede, men adskilte processer er en del af den tekniske udfordring, som Sydney-holdets levende vævsmodel nu er positioneret til at tackle.

Forskningen trak også på en specifik patientpopulation – mennesker, der allerede gennemgik bypass-operation – som måske ikke repræsenterer hele spektret af hjerteanfaldspatienter. Større, mere forskelligartede studier vil være nødvendige for at forstå, hvor konsekvent dette regenerative signal optræder, og om det adskiller sig hos yngre patienter, dem med forskellige infarktstørrelser, eller dem behandlet tidligt versus sent.

Hvad proteinerne antyder som næste skridt

Holdet identificerede også flere proteiner i det menneskelige væv, der tidligere var blevet knyttet til hjerteregeneration hos mus. Disse proteiner tilbyder det mest konkrete tidlige spor for udvikling af behandling. Hvis de er de molekylære kontakter, der udløser cardiomyocyt-deling som reaktion på skade, bliver de mål – ting, et lægemiddel kan aktivere eller forstærke.

Professor Sean Lal, seniorforfatter af studiet og kardiolog med speciale i hjertesvigt på Royal Prince Alfred Hospital, beskrev, hvad holdet arbejder hen imod: “I sidste ende er målet at bruge denne opdagelse til at lave nye hjerteceller, der kan vende hjertesvigt. At bruge levende menneskelige hjertevævsmodeller i vores arbejde betyder, at vi vil have mere præcise og pålidelige data til at udvikle nye behandlinger for hjertesygdom.”

Den levende vævsmodel er i sig selv nu et forskningsværktøj uafhængigt af dette ene resultat. Fordi den bevarer hjertets molekylære tilstand på operationsøjeblikket, kan den bruges til at teste forbindelser, der kan øge celledeling – uden at kræve, at et andet menneske først får et hjerteanfald.

Almindelige spørgsmål om hjerteregeneration

Kan det menneskelige hjerte reparere sig selv efter et hjerteanfald?

Hjertet har en begrænset, naturlig kapacitet til at vokse nye muskelceller efter infarkt, som dette studie bekræfter for første gang i menneskeligt væv. Regenerationen sker gennem cardiomyocyt-mitose – celledeling. Antallet af nye celler, der produceres, er alt for lille til at erstatte den muskel, der mistes under et større infarkt, så hjertets reparationsrespons eksisterer, men er funktionelt utilstrækkeligt i sig selv.

Hvorfor kan læger ikke allerede fikse hjertesvigt?

Hjertesvigt skyldes irreversibelt muskeltab: hjertet kompenserer for svækkede områder ved at arbejde hårdere, hvilket til sidst svigter. En hjertetransplantation er den eneste kur, og donororganforsyningen er stærkt begrænset. Cirka 144.000 australiere lever med hjertesvigt mod cirka 115 transplantationer udført om året. Kløften mellem patienter og tilgængelige organer driver søgen efter behandlinger, der kan regenerere beskadiget muskel.

Hvad gjorde dette studie anderledes end tidligere forskning?

Tidligere studier af hjerteregeneration brugte post mortem-væv. Når disse prøver når et laboratorium, er de molekylære signaler om celledeling forsvundet. Sydney-holdet indsamlede væv fra levende patienter under bypass-operation og konserverede det inden for femten minutter ved hjælp af flydende nitrogen. Den tilgang fangede aktive biologiske processer, som post mortem-prøvetagning misser – herunder celledelingssignalet, der er studiets centrale fund.

Hvor lang tid indtil en behandling er tilgængelig?

Der er endnu ingen klinisk behandling baseret på dette fund. Holdet har identificeret proteiner, der kan regulere cardiomyocyt-deling, og disse er nu mål for lægemiddeludvikling. Betydningen af dette arbejde er, at det åbner en terapeutisk retning, der tidligere blev betragtet som lukket: det voksne menneskelige hjerte kan lave ny muskel, og forskere har nu et værktøj til at studere, hvordan man får det til at gøre det i en nyttig skala.

Næste fase af forskningen vil forsøge at identificere, hvilke proteiner der kan forstærkes i den levende vævsmodel, og om det øger celledelingshastigheden til niveauer, der realistisk set kunne opveje infarktskade.

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

Mere som dette

Hjernen var afskærmet fra immunsystemet — men kraniet havde andre planer

CAR T-celler udryddede reumatoid artrit hos 3 patienter, der havde udtømt alle muligheder

At blokere ét enkelt protein gør immunsystemets celler til mere effektive kræftdræbere

Forskere kortlagde 160.000 nerveceller i en bananflue — dens ben går af sig selv

Terapibølgen har fyldt venteværelserne. Det kliniske skøn fulgte ikke med

Mus med et gen fra nøgenrotten levede 4,4 % længere og med mindre betændelse