Afecțiunile inimii rămân principala cauză a deceselor la nivel global și, cu toate acestea, puținele tratamente disponibile sunt încă destul de ineficiente, odată ce țesutul cordului a suferit deteriorări. Inima mamiferelor are abilitatea de a se regenera și de a vindeca eventualele deteriorările, însă doar în perioada din preajma momentului nașterii. Ulterior, această calitate dispare, aparent pentru totdeauna.

Cercetările de la Institutul Weizmann pentru Știință au descoperit o moleculă în inimile nou-născuților care controlează, se pare, procesul de reînnoire. Odată injectată în inima unui cobai adult ce a suferit un atac de cord, această moleculă, denumită Agrin, „deblochează” ciclul de regenerare care conferă muschiului inimii abilitatea de a se vindeca. Rezultatele indică deja spre noi direcții în cercetarea reinstaurării acestei funcții în cazul inimilor cu probleme.

Celulele inimii umană nu se pot regenera

Prof. Eldad Tzahor, liderul studiului, alături de Elad Bassat, Alex Genzelinakh și alți membri ai echipei de la Departamentul de Biologie Moleculară explică faptul că procesul de refacere după un atac de cord, la om, este unul îndelungat și inefficient. Odată ce au suferit vătămări, celulele musculare sunt înlocuite de țesut cicatricial, incapabil de a se contracta, așadar neputând contribui la procesul de pompare. Mai mult, acest fapt cere și mai mult efort din partea mușchiului, determinând eventual colapsul inimii.

Regenerarea inimilor adulte este posibilă doar în cazul câtorva vertebrate. Peștii, de exemplu, îți pot reface țesutul cardiac vătămat. Mai apropiați pe scara evoluției, cobaii se nasc cu această abilitate, dar o pierd la o săptămână după naștere. Această săptămână le conferă lui Tzahor și laboratorului său o fereastră pentru explorarea indiciilor care duc la regenerarea inimii.

În căutare de surse externe

 Tzahor și Bassat cred că o parte din secret s-ar ascunde în exteriorul celulelor inimii – în țesutul înconjurător, cunoscut drept matrice extracelulară, sau ECM. Multe mesaje celulă-celulă sunt transmise prin această matrice, în timp ce altele sunt stocate în structura sa fibroasă. Astfel, echipa a început experimente cu ECM prelevată de la cobai nou-născuți ori mai tineri de o săptămână, separând celulele și păstrând doar țesut înconjurător, observând apoi efectele adăugării de ECM în culturile de celule cardiace. Cercetătorii au descoperit că ECM tânără, spre deosebire de cea vârstnică, a condus la proliferarea celulelor musculare ale inimii.

O analiză a proteinelor ECM a identificat câteva molecule cu potential de reglementare a acestui răspuns, printre care și Agrin. În cazul inimilor cobailor, nivelul acestei molecule scade după primele șapte zile de viață, sugerând un probabil rol în regenerarea organului. Cercetătorii au adăugat apoi Agrin culturilor de celule și au remarcat că aceasta a cauzat multiplicarea celulelor.

Ulterior, cercetătorii au testat Agrin pe modele de afecțiuni cardiace la cobai, întrebându-se dacă ar putea inversa deteriorările. Au descoperit că după numai o injecție cu Agrin, inimile cobailor se vindecaseră aproape complet și funcționau normal, chiar dacă echipa a fost surprinsă să afle că a fost nevoie de peste o lună pentru un impact complet al tratamentului asupra funcțiilor și regenerării cardiace. Totuși, la sfârșitul acestei perioade de refacere, țesutul cicatricial se micșorase considerabil, fiind înlocuit de unul viu, care contribuia și la funcția de pompare a inimii.

Cu alte cuvinte, Tzahor speculează că, pe lângă regenerarea directă a unui număr de celule ale inimii, Agrin afectează cumva și reacția corpului la un atac de cord, precum și felurile în care cicatrizarea ar duce la colapsul inimii. Cu toate acestea, durata procesului de recuperare rămâne un mister deoarece Agrin dispare din corp la câteva zile după administrarea sa.

„Această moleculă pune clar în mișcare o serie de evenimente,” a declară el. „Am descoperit că se atașează de un receptor al mușchiului inimii deloc cercetat până acum, iar această legătură îi reconferă celulei un stadiu mai puțin matur – apropiat de cel de embrion – eliberând semnale care, printre altele, inițiază diviziunea celulară.” Experimentele pe cobai modificați genetic pentru a nu purta Agrin în inimi întăresc această idee: cea că lipsa de Agrin nu le permite cobailor nou-născuți să-ți regenereze țesutul inimii distrus de traume. Experimentul s-a dovedit a fi unul cu multe provocări tehnice deoarece cobaii nu pot trăi fără celelalte funcții ale Agrin, adaugă Tzahor.

Testarea pe celule ale inimii umane este un succes

Echipa a dovedit apoi că Agrin are un efect similar asupra culturii de celule din inimi umane. Tzahor și echipa lucreză acum la înțelegerea proceselor din perioada dintre injectarea Agrin și refacerea completă a funcțiilor cardiace. Mai mult, membrii echipei au început în Germania studii preclinice pe animale mai mari, în colaborare cu Prof. Kupatt de la Universitatea Tehnică din Munchen, pentru a determina efectul Agrin asupra refacerii cordului.