Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής την Δρ Elena Cano από το Εργαστήριο Ολοκληρωμένης Αγγειακής Βιολογίας του Καθηγητή Holger Gerhardt στο Κέντρο Max Delbrück στο Βερολίνο, διευκρίνισε τον μηχανισμό μέσω του οποίου σχηματίζονται νέες αρτηρίες στην καρδιά.
Το εύρημα, που δημοσιεύτηκε στο Circulation Research, συμπληρώνει ένα σημαντικό κενό στην κατανόησή μας για το πώς αναπτύσσονται οι στεφανιαίες αρτηρίες και θα μπορούσε να βοηθήσει στη βελτίωση των θεραπειών που στοχεύουν στην επούλωση της βλάβης στον καρδιακό μυ που προκαλείται από έμφραγμα ή εγκεφαλικό -κύριες αιτίες θανάτου και αναπηρίας παγκοσμίως.
Μια καρδιακή προσβολή μπορεί να προκαλέσει θάνατο ιστού εντός του καρδιακού μυός. Ως αποτέλεσμα, η παροχή αίματος στην καρδιά μειώνεται, οδηγώντας σε μόνιμη αναπηρία. Αν και ορισμένοι ιστοί επουλώνονται αυθόρμητα με την ανάπτυξη νέων αιμοφόρων αγγείων, η έκταση είναι συχνά ανεπαρκής για την πλήρη αποκατάσταση της παροχής αίματος. Οι τρέχουσες θεραπείες επικεντρώνονται στη διαχείριση των συμπτωμάτων και στην επιβράδυνση των καρδιακών παθήσεων.
Μια τρισδιάστατη εικόνα εμβρυϊκής καρδιάς ποντικιού. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα αγγίζουν τα τοιχώματα του καρδιακού μυός (που φαίνεται με πράσινο χρώμα). Αυτή η διαδικασία δημιουργεί τη στεφανιαία αγγείωση που θρέφει τον καρδιακό μυ. Πίστωση: Max Delbrück Center.
Οι ερευνητές έχουν προσπαθήσει με διάφορες μεθόδους για να “πείσουν” νέα αιμοφόρα αγγεία να αναπτυχθούν σε κατεστραμμένο καρδιακό ιστό. Ωστόσο, δεν κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα σταθερό, ώριμο αγγειακό δίκτυο που βελτιώνει τη λειτουργία της καρδιάς, λέει ο Cano. Ένα σημαντικό μειονέκτημα ήταν η έλλειψη βαθύτερης κατανόησης των περίπλοκων μοριακών, κυτταρικών και δομικών ενδείξεων που χρησιμοποιούν τα αγγειακά κύτταρα για να δημιουργήσουν ένα ιεραρχικό δίκτυο αιμοφόρων αγγείων.
Ενώ μελετούσε τον τρόπο αγγείωσης των ιστών, η Cano ανακάλυψε έναν τύπο προαρτηριακού κυττάρου στα δείγματά της που φαινόταν να παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη νέων αρτηριών. Αυτά τα προαρτηριακά κύτταρα είχαν ήδη αναφερθεί από άλλους ερευνητές. Όμως ο Cano ήθελε να τα μελετήσει με νέα τεχνολογία. Χρησιμοποιώντας την αλληλουχία ενός κυττάρου για την ανάλυση του μεταγραφώματος των καρδιακών κυττάρων που ελήφθησαν από ποντίκια σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης, η ερευνητική ομάδα έδειξε ότι αυτά τα καρδιακά προαρτηριακά κύτταρα αναπτύσσονται από “κύτταρα κορυφής” -εξειδικευμένα κύτταρα που ανιχνεύουν περιβαλλοντικές ενδείξεις για να οδηγήσουν τα αναπτυσσόμενα αγγεία σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις.
Η ομάδα χρησιμοποίησε επίσης τρισδιάστατη χωροχρονική χαρτογράφηση για να επιβεβαιώσει τα αποτελέσματά της. Επιπλέον, έδειξε ότι αυτά τα προαρτηριακά κύτταρα είχαν ήδη «σημαδευτεί» για να εξελιχθούν σε αρτηριακά κύτταρα, κάτι που διαψεύδει την τρέχουσα σκέψη για το πώς αναπτύσσονται οι αρτηρίες. Είχε θεωρηθεί ότι οι νέες αρτηρίες σχηματίζουν τα μοναδικά χαρακτηριστικά τους, όπως το μήκος και τη διάμετρο, με βάση καθαρά μηχανικά στοιχεία, όπως η ταχύτητα του υγρού που ρέει μέσα από αυτές. Ωστόσο, «αυτή η μελέτη δείχνει ότι τα προαρτηριακά κύτταρα έχουν ήδη χαρακτηριστικά αρτηριών πριν τη ροή οποιουδήποτε υγρού μέσα από αυτές», λέει ο Cano.
Οι ερευνητές ανέλυσαν επίσης προηγουμένως δημοσιευμένα μονοκύτταρα δεδομένα που συλλέχθηκαν από ερευνητές στο Ηνωμένο Βασίλειο από ανθρώπινο εμβρυϊκό καρδιακό ιστό. Στη συνέχεια τα συνέκριναν με τα δικά τους δεδομένα που συλλέχθηκαν από καρδιακό ιστό ποντικού που είχε υποστεί βλάβη από καρδιακή προσβολή. Διαπίστωσαν ότι νέες αρτηρίες σχηματίστηκαν στον ανθρώπινο εμβρυϊκό ιστό μέσω του ίδιου μηχανισμού όπως μετά από βλάβη από καρδιακή προσβολή σε ποντίκια.
«Δείχνουμε ότι όχι μόνο διατηρείται αυτός ο μηχανισμός μεταξύ ποντικιών και ανθρώπων κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, αλλά παραμένει επίσης σε όλη τη ζωή και ενεργοποιείται μετά από καρδιακή προσβολή», λέει η Cano.
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι στεφανιαίες αρτηρίες σχηματίζονται και αναγεννούνται φυσικά ανοίγει τη δυνατότητα ανάπτυξης θεραπειών που διεγείρουν αυτές τις αναγεννητικές οδούς, αναστρέφοντας πιθανώς τη βλάβη του καρδιακού μυός, λέει η Cano.
«Τώρα γνωρίζουμε ότι δεν είναι μόνο η ροή που σηματοδοτεί τα αγγειακά ενδοθηλιακά κύτταρα να γίνουν αρτηρίες, αλλά ότι τα κύτταρα κορυφής μεταβαίνουν σε προαρτηριακά κύτταρα για να γίνουν τελικά αρτηρίες», λέει ο Gerhardt. «Παραδόξως, διαπιστώνουμε ότι δεν έχουν όλα τα κύτταρα κορυφής την ικανότητα να σχηματίζουν αρτηρίες, αυξάνοντας την προοπτική επιλεκτικής αύξησης αυτής της δεξαμενής κυττάρων για θεραπευτικούς σκοπούς».
«Αυτό είναι ένα βήμα προόδου», προσθέτει ο Cano. «Είναι ένας νέος μηχανισμός που μπορούμε ενδεχομένως να τροποποιήσουμε κατά τη διάρκεια της αναγέννησης για να δούμε αν μπορούμε να σχηματίσουμε νέες αρτηρίες για τη βέλτιστη αποκατάσταση της παροχής αίματος».
