Progenitorceller i hjärta regenererar spontant hjärtmuskeln hos salamandrar

Nu visar forskare vid Karolinska Institutet att epikardiet, det yttersta lagret av hjärtat, fungerar som en källa till hjärtmuskelceller genom utveckling av en fängslande bikakeliknande struktur.

Studien, publicerad i Nature Cell Biology, identifierar ett nytt paradigm för hjärtregenerering genom att studera en salamandermodell för hjärtregenerering och redovisar en viktig roll för täta cellförbindelser i denna process.

Hjärtsjukdomar är fortfarande den främsta dödsorsaken i världen, eftersom mänskliga hjärtan har en mycket begränsad regenerativ förmåga. Däremot kan både teleostfiskar och amfibier regenerera sina hjärtan. Detta har främst tillskrivits dedifferentieringen och tillväxt av de återstående muskelcellerna, vilket sällan händer hos människor.

Alternativ strategi

Ett forskarlag vid institutionen för cell- och molekylärbiologi

visar nu att det finns en alternativ strategi för att regenerera hjärtmuskeln som kan leda till nya terapeutiska strategier.

-Salamandrar har fantastiska regenerativa egenskaper och vi har under de senaste åren utvecklat verktyg och metoder för att bättre förstå de underliggande cellulära och molekylära mekanismerna. Dessa verktyg har varit avgörande för studier om hur salamandrar skapar nya hjärtmuskelceller, berättar professor András Simon som är en av huvudförfattarna till studien.

Genom att utveckla ett modellsystem med genetiskt modifierade salamandrar för spårning av cellhärstamning som fungerar oberoende av genetiska markörer, kunde forskarna visa kontinuerligt epikardialt bidrag till hjärtmuskelceller, vilka utökades kraftigt som svar på skada. Genom encellssekvensering av RNA i epikardiet hos salamandrar identifierade forskare genuttryck av en komponent av täta cellförbindelser (Claudin-6).  Efter skadan bildades fler epikardiella celler som migrerade till skadestället och bildade en bikakeliknande struktur smyckat med Claudin-6-proteiner.

Kollektiv cellbetende

-För att studera betydelsen av den här strukturen modifierade vi ett naturligt förekommande toxin som kan känna igen och bryta den. Resultaten var slående, eftersom salamanderhjärtan regenererades inte i frånvaron av den tredimensionella bikakeorganisationen. Såvitt vi vet är detta första gången ett sådant kollektivt cellbeteende observeras i celler som härrör från epikardium som svar på skada menar Elif Eroglu, försteförfattare till studien och seniorforskare  vid Chien Lab, som lett studien.