Störst nybildning av hjärtmuskelceller under barndomen
Människans hjärtmuskelceller kan nybildas, men nybildningen sker i huvudsak under de första tio åren i livet, enligt en ny studie från forskare vid Karolinska Institutet. Andra celltyper byts däremot ut snabbare. Studien, som publiceras i tidskriften Cell, visar att hjärtmuskeln omformas under hela livet och ger stöd för att det finns potential att stimulera återbildning av förlorad hjärtvävnad.
Vid en hjärtinfarkt, när delar av hjärtmuskeln drabbats av syrebrist, dör många celler i hjärtat. De ersätts av ärrvävnad och hjärtat fungerar sämre. Många forskare intresserar sig därför för möjligheten att stimulera återbildning av de förlorade hjärtmuskelcellerna. Men kan muskelcellerna i hjärtat nybildas? Det är en av de största frågorna inom regenerativ medicin och forskare har länge försökt besvara den, men utan att lyckas komma fram till ett samstämmigt svar.
För att studera nybildning av celler i hjärtat hos människa använde forskarna bakom den nya studien en kombination av metoder, bland annat mätning av den radioaktiva isotopen kol-14. Metoden utnyttjar det faktum att halterna av kol-14 steg kraftigt i atmosfären under 1950- och 60-talet, när många atombomber provsprängdes. Därefter har nivåerna av kol-14 sakta sjunkit. Celler som bildats på senare tid har därför lägre nivåer än de som bildades vid den tiden. Genom att mäta kol-14 i cellernas DNA kunde forskarna räkna ut hur gammal en enskild cell är.
– I den aktuella studien undersökte vi hjärtvävnad från 29 avlidna personer i olika åldrar. Vi fann att redan en månad efter födseln innehåller hjärtat det antal hjärtmuskelceller som finns i vuxen ålder, säger Olaf Bergmann vid institutionen för cell- och molekylärbiologi.
Ökar i storlek
Att hjärtat växer sig större under uppväxten beror enligt studien på att hjärtmuskelcellerna ökar i storlek, men de blir inte fler. Med andra ord nybildas hjärtmuskelceller i blygsam skala. Även under ett långt liv byts bara fyra av tio hjärtmuskelceller ut. I hjärtat finns också andra celltyper, så kallade endotelceller och celler i bindväven som med ett samlingsnamn kallas mesenkymala celler.
Det visade sig att dessa cellpopulationer förändras mycket mer än hjärtmuskelcellerna. Endotelcellerna har snabbast livscykel. Hos vuxna byts alla endotelcellerna i hjärtat ut under en sexårsperiod. Också de mesenkymala cellerna byts ut, men långsammare, och forskarna bakom den nya studien beräknar att hos en vuxen människa byts dessa celler ut två gånger under livet.
– I studien visar vi att endotelceller, mesenkymala celler och hjärtmuskelceller förnyas i det mänskliga hjärtat under hela livet, även om det sker i olika utsträckning för olika celltyper. Fynden pekar på att det kan vara rationellt och realistiskt att utveckla nya behandlingsstrategier för att förstärka kroppens egen regenerativa förmåga för att behandla hjärtsjukdomar, säger Jonas Frisén vid institutionen för cell- och molekylärbiologi, som har lett studien.
Studien har finansierats med anslag från Vetenskapsrådet, Hjärt-Lungfonden, Cancerfonden, Tobiasstiftelsen, StratRegen vid Karolinska Institutet, Torsten Söderbergs Stiftelse samt Knut och Alice Wallenberg Stiftelse.
Se forskarnas egen film om studien
Publikation
Dynamics of cell generation and turnover in the human heart
Olaf Bergmann, Sofia Zdunek, Anastasia Felker, Mehran Salehpour, Kanar Alkass, Samuel Bernard, Staffan Sjöström, Mirosława Szewczykowska, Teresa Jackowska, Cris dos Remedios, Torsten Malm, Michaela Andrä, Shira Perl, John Tisdale, Ramadan Jashari,Jens R. Nyengaard, Göran Possert, Stefan Jovinge, Henrik Druid, and Jonas Frisén
Cell June 18, 2015 issue, online first 11 June 2015, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.05.026