La enfermedad cardíaca sigue siendo la principal causa de muerte en todo el mundo, sin embargo, los pocos tratamientos disponibles aún no tienen éxito una vez que el tejido cardíaco ha sufrido daños. Los corazones de los mamíferos en realidad pueden regenerarse y reparar el daño, pero solo hasta el momento del nacimientoLuego, esa capacidad desaparece, aparentemente para siempre. La investigación en el Instituto de Ciencia Weizmann ha descubierto una molécula en los corazones recién nacidos que parece controlar el proceso de renovación. Cuando se inyecta en corazones de ratones adultos lesionados por ataques cardíacos, esta molécula, llamada Agrin, parecepara "desbloquear" ese proceso de renovación y permitir la reparación del músculo cardíaco. Estos hallazgos, publicados en Naturaleza , ya apuntan a nuevas direcciones para la investigación sobre la restauración de la función de los corazones dañados.
El Prof. Eldad Tzahor, quien dirigió el estudio junto con el estudiante de doctorado Elad Bassat, el estudiante de investigación Alex Genzelinakh y otros miembros del equipo en el Departamento de Biología Celular Molecular del Instituto Weizmann, explica que después de un ataque cardíaco en humanos, el proceso de curación es largo y prolongadoineficaz. Una vez dañadas, las células musculares llamadas cardiomiocitos son reemplazadas por tejido cicatricial, que es incapaz de contraerse y, por lo tanto, no puede participar en el bombeo. Esto, a su vez, provoca un mayor estrés en el músculo restante y una posible insuficiencia cardíaca.
La regeneración del corazón en la edad adulta existe en algunos de nuestros compañeros vertebrados. Los peces, por ejemplo, pueden regenerar eficientemente los corazones dañados. Los parientes más cercanos en el árbol evolutivo - ratones - nacen con esta habilidad pero la pierden después de una semana de vidaEsa semana, Tzahor y su laboratorio tienen una ventana de tiempo para explorar las señales que promueven la regeneración del corazón.
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Tzahor y Bassat creían que parte del secreto podría estar fuera de las células del corazón, en el tejido de soporte circundante conocido como matriz extracelular, o ECM. Muchos mensajes de célula a célula pasan a través de esta matriz, mientras que otrosse almacenan dentro de su estructura fibrosa. Por lo tanto, el equipo comenzó a experimentar con ECM de ratones recién nacidos y de una semana de edad, limpiando las células hasta que solo quedaba el material circundante y luego observando lo que sucedió cuando se agregaron trozos de ECM al corazóncélulas en cultivo. Los investigadores encontraron que la ECM más joven, en contraste con la proliferación de cardiomiocitos más antigua, provocó.
Un examen de las proteínas ECM identificó varias moléculas candidatas para regular esta respuesta, entre ellas Agrin. Agrin ya era conocida por sus efectos en otros tejidos, particularmente en la unión neuromuscular, donde ayuda a regular las señales que pasan de los nervios a los músculos.En los corazones de los ratones, los niveles de esta molécula caen durante los primeros siete días de vida, lo que sugiere un posible papel en la regeneración del corazón. Luego, los investigadores agregaron Agrin a los cultivos celulares y observaron que causaba que las células se dividieran.
A continuación, los investigadores probaron Agrin en modelos de lesión cardíaca en ratones, preguntando si podría revertir el daño. De hecho, encontraron que después de una sola inyección de corazones de ratones Agrin estaban casi completamente curados y completamente funcionales, aunque los científicos se sorprendieron dedescubrimos que el tratamiento tardó más de un mes en impartir todo su impacto en la función cardíaca y la regeneración.Al final del período de recuperación, sin embargo, el tejido cicatricial se redujo drásticamente, reemplazado por tejido cardíaco vivo que restableció la función de bombeo del corazón.
Poner la cadena en movimiento
En otras palabras, Tzahor especula que, además de causar una cierta cantidad de renovación directa de cardiomiocitos, Agrin de alguna manera afecta las respuestas inflamatorias e inmunes del cuerpo a un ataque cardíaco, así como las vías involucradas en la supresión de la fibrosis o cicatrización, queconduce a la insuficiencia cardíaca. Sin embargo, la duración del proceso de recuperación sigue siendo un misterio, ya que el Agrin, en sí mismo, desaparece del cuerpo a los pocos días de la inyección. "Claramente, esta molécula pone en marcha una cadena de eventos"."Descubrimos que se une a un receptor no estudiado previamente en las células del músculo cardíaco, y esta unión lleva a las células a un estado ligeramente menos maduro, más cercano al del embrión, y libera señales que pueden, entre otroscosas, iniciar la división celular ". Los experimentos con ratones que fueron modificados genéticamente para carecer de Agrin en sus corazones respaldan aún más esta idea: en su ausencia, los ratones recién nacidos no pudieron regenerar adecuadamente el tejido cardíaco después de una lesión. Becausar ratones no puede vivir sin las otras funciones de Agrin, este fue un experimento técnicamente difícil de realizar, agrega Tzahor.
El equipo luego demostró que Agrin tiene un efecto similar en las células cardíacas humanas cultivadas en cultivo. Él y su equipo ahora están trabajando para comprender exactamente lo que sucede en el período de tiempo entre la inyección de Agrin y el retorno de la funcionalidad cardíaca completa.Además, los miembros del equipo de Tzahor han comenzado estudios preclínicos en animales más grandes en Alemania en colaboración con el profesor Kupatt de la Universidad Técnica de Munich para determinar el efecto de Agrin en la reparación cardíaca.
Entre otras cosas, los hallazgos de este estudio han resaltado el papel de la ECM tanto en la dirección del crecimiento cardíaco como en la promoción de la regeneración, y esta información puede ayudar en el diseño de investigaciones biomédicas adicionales.
Varios grupos de investigación participaron en varias etapas de la investigación, en particular la profesora Shenhav Cohen del Technion - Instituto de Tecnología de Israel, Haifa y su estudiante de doctorado Yara Eid, quienes proporcionaron nuevas ideas sobre los aportes bioquímicos de Agrinen células cardíacas: el profesor Nenad Bursac, de la Universidad de Duke, Carolina del Norte; James F. Martin, del Baylor College of Medicine, Houston, Texas; miembros del Centro Nacional de Medicina Personalizada Nancy y Stephen Grand Israel; y el profesor Irit Sagi, del WeizmannEl Departamento de Regulación Biológica de los Institutos también participó en esta investigación.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Weizmann . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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