Samo prošle nedelje, naučnici su nam poklonili izuzetne slike tri glavna organa našeg tela, detaljne kao nikada ranije. Od naselja crevnih ćelija do arhitekata novog života, videli smo kako su ćelije raspoređene i međusobno deluju.
Sada je grupa naučnika proizvela ono što tvrde da je najdetaljniji katalog ćelija ljudskog srca, uključujući specijalizovano tkivo odakle potiče otkucaj srca.
Deo konzorcijuma Human Cell Atlas, koji ima za cilj da mapira svaki tip ćelije u ljudskom telu, istraživači iz nekoliko britanskih i nemačkih instituta zacrtali su osam regiona ljudskog srca i profilisali 75 različitih stanja ćelija koje održavaju srce u pokretu i pomažu u odbrani. to od infekcija.
Mapa nije nešto što većina nas može vizuelno da ceni. To je više kao molekularni katalog tipova ćelija i njihovih aktivnih gena, i može pomoći u razumevanju bolesti poput onih koje utiču na srčani ritam.
Kao što možemo da osetimo u našim grudima koje lupaju, srce je mišić u pokretu i električni impulsi u akciji. Kontrakcije srca su rezultat kolektivnog kretanja ćelija srčanog mišića, izazvanog električnim impulsima u takozvanim ćelijama pejsmejkera.
Ove ćelije pejsmejkera se uglavnom nalaze u sinoatrijalnom čvoru srca, jednom delu srčanog provodnog sistema koji uključuje nekoliko drugih međusobno povezanih čvorova i snopova ćelija, koje naučnici ne razumeju u potpunosti.
„Srčani provodni sistem je kritičan za regularne i koordinirane otkucaje naših srca“, objašnjava Džejms Krenli, kardiolog specijalizovan za poremećaje srčanog ritma i zajednički vodeći autor studije. „Ipak, ćelije koje ga čine slabo su shvaćene.“
Da bi detaljnije razjasnili te tipove ćelija, Cranlei i kolege su koristili metode transkriptomike jedne ćelije, koje dešifruju kako se genetska uputstva kodirana u DNK čitaju u pojedinačnim ćelijama.
Oni su primenili ove metode na uzorke tkiva iz 25 donorskih srca koja nisu bila sasvim pogodna za transplantaciju organa, ali su bila od neprocenjive vrednosti za ovu studiju, koja je analizirala više od 700.000 pojedinačnih ćelija i jezgara.
Mapirajući različite klastere srčanih ćelija kod višestrukih donatora koji su inače bili zdravi, tim je otkrio ćelije pejsmejkera u bliskoj vezi sa glijalnim ćelijama.
Glija obično podržava neurone u mozgu i širem nervnom sistemu. Ali u sinoatrijalnim i atrioventrikularnim čvorovima i atrioventrikularnom snopu srca, istraživači su otkrili glijalne ćelije koje podržavaju signalne procese u ćelijama pejsmejkera.
Ćelije pejsmejkera bile su ‘uvijene’ u vretenaste produžetke glijalnih ćelija, njihove veze su ličile na to kako se nervne ćelije spajaju u sinapsama.
Istraživači su takođe pregledali spoljašnji sloj srca donatora. Tamo su pronašli imune ćelije zvane plazma ćelije i potvrdili da proizvode antitela koja štite srce od infekcija u obližnjim plućima.
Sa miokardom, mišićnim tkivom srca, Cranlei i kolege su identifikovali populaciju ćelija koje izgledaju posebno osetljive na stres i upalu.
Ćelije su imale mnogo gena koji kodiraju receptore za inflamatorne signalne molekule i eksprimiraju visoke nivoe peptida koji je povezan sa srčanom insuficijencijom.
„Razumevanjem ovih ćelija na individualnom genetskom nivou, možemo potencijalno razviti nove načine za poboljšanje tretmana srca“, kaže zajednički glavni autor Kazumasa Kanemaru, istraživač genomike srca na Vellcome Sanger institutu u Velikoj Britaniji.
Štaviše, istraživači su kategorisali ćelije pejsmejkera na osnovu tipova jonskih kanala koje eksprimiraju, nadajući se da će njihovi nalazi mogu dalje istražiti šta se dešava kada se sistem ožičenja srca pogrešno pali i zašto neke srčane terapije ne funkcionišu kako je dizajnirano.
Jonski kanali su ćelijski čuvari vrata koji omogućavaju da naelektrisani molekuli preplave ćelije i izađu iz njih. Ova kratka polarizacija pokreće sve važne električne signale u ćelijama pejsmejkera koji pokreću srce.
„Sve u svemu, ovi podaci pružaju veoma specifičnu mapu gena i ćelija [srčanog] provodnog sistema“, zaključuju istraživači.
