Använda små molekyler för att regenerera hjärtvävnad
Ny forskning, som visas i tidskriften Naturkommunikation, visar att att leverera två små molekyler till möss hjälper deras hjärtan att regenerera efter en hjärtinfarkt.
Hjärtsjukdom är den främsta dödsorsaken i USA och ansvarar för nästan 1 av 4 dödsfall i landet.
En ogynnsam kardiovaskulär händelse, såsom hjärtinfarkt, skadar vanligtvis cellerna som utgör hjärtmuskeln.
Dessa celler kallas kardiomyocyter och förlorar dem riskerar hjärtsvikt - ett tillstånd där hjärtat inte kan pumpa blod effektivt till resten av kroppen.
Det vetenskapliga samförståndet är att vuxna hjärtan inte längre kan skapa nya kardiomyocyter. Denna oförmåga är anledningen till att hjärtat inte kan regenerera sig efter en hjärtinfarkt när ett stort antal kardiomyocyter går förlorade.
Ny forskning förnyar dock hoppet om att skydda skadad hjärtvävnad med hjälp av små molekyler som kallas mikroRNA.
Varför mikroRNA är viktigt för hjärtat
MicroRNA kontrollerar genfunktionen och de kan hittas i överflöd när hjärtat utvecklas.
Tidigare forskning har identifierat ett kluster av mikroRNA som heter miR-17-92 som styr hur kardiomyocyter sprider sig. Da-Zhi Wang, Ph.D., kardiologiforskare vid Boston Children's Hospital och professor i barnläkare vid Harvard Medical School i Boston, MA, ledde denna tidigare forskning.
Nu har Prof. Wang och hans kollegor zoomat in på två medlemmar i denna microRNA-familj: miR-19a och miR-19b.
I den nya studien visar Prof. Wang och hans kollegor hur dessa två mikroRNA-molekyler kan driva hjärtregenerering efter hjärtinfarkt.
Resultaten kan hjälpa till att förhindra hjärtsvikt efter en hjärtattack, vilket enligt forskarna är "den främsta orsaken till dödlighet och sjuklighet hos människor."
Den kort- och långsiktiga effekten av mikroRNA
Prof. Wang och team använde en musmodell av en hjärtinfarkt och levererade mikroRNA på två olika sätt.
För det första administrerade de de lipidbelagda molekylerna direkt till mössen. För det andra placerade forskarna mikroRNA i ett adenoassocierat virus - det vill säga en genterapivektor som riktade sig mot hjärtat.
Med båda leveransmetoderna var resultaten lovande, både på lång och kort sikt.
Under de första tio dagarna efter en hjärtattack minskade nämligen mikroRNA: n celldöd och stoppade den inflammatoriska reaktionen som vanligtvis skadar hjärtmuskeln under en hjärtattack.
Forskarna genomförde också en genomomfattande transkriptomanalys som avslöjade hur miR-19a / 19b undertryckte generna som kontrollerade inflammatoriskt svar och akut celldöd.
Med tiden hade hjärtan på mössen som fick molekylerna mer hälsosam vävnad, mindre skadad vävnad, bättre hjärtmuskelkontraktilitet och minskad utvidgad kardiomyopati - ett tillstånd där hjärtmuskeln tunnas ut, vilket i slutändan försvagar hjärtat.
"Det inledande syftet är att rädda och skydda hjärtat från långvariga skador", förklarar professor Wang. "I den andra fasen tror vi att mikroRNA hjälper till med kardiomyocytproliferation."
Fördelarna med mikroRNA-terapi
Forskarna fortsätter med att förklara fördelarna med mikroRNA-terapi. Till skillnad från genterapi, säger de, stannar inte mikroRNA-molekylerna i hjärtat efter att de har uppfyllt sitt syfte.
"De går in mycket snabbt och håller inte länge, men de har en bestående effekt i att reparera skadade hjärtan", förklarar en av motsvarande författare till studien, Jinghai Chen, Ph.D.
"Vi gav möss bara ett skott när hjärtat behövde mest hjälp, sedan [...] fortsatte vi att kontrollera expressionsnivån för miRNA19a / b efter injektion," tillägger Chen. "Efter en vecka minskade uttrycket till en normal nivå, men skyddet varade i mer än ett år."
"MicroRNA har ett enormt löfte att bli kraftfulla verktyg för att bekämpa hjärt-kärlsjukdomar", skriver forskarna, som nästa planerar att testa behandlingen i ett större däggdjur innan de går vidare till studier på människor. Prof. Wang och kollegor drar slutsatsen:
"[M] iR-19a / 19b-medierad tidigt hjärtskydd kan öppna ett fönster för utveckling av effektiv behandling för hjärtinfarkt och ge stora fördelar för patienter med hjärtsvikt."
