Srčani udar će ostaviti trajni ožiljak na ljudskom srcu, ali druge životinje, uključujući neke ribe i vodozemce, mogu očistiti ožiljno tkivo srca i ponovo izrasti oštećeni mišić kao odrasli.
Naučnici su pokušali da otkriju kako specijalna moć funkcioniše u nadi da će unaprediti medicinske tretmane za srčane pacijente, ali velike fiziološke razlike između riba i sisara otežavaju takva istraživanja.
Tako su se biolozi Univerziteta Juta, predvođeni docentom Džejmijem Ganjonom, pozabavili problemom upoređujući dve vrste riba: zebricu, koja može da regeneriše svoje srce, i medaku, koja ne može.
Tim je identifikovao nekoliko mogućih objašnjenja, uglavnom povezanih sa imunološkim sistemom, za to kako zebrice popravljaju srčano tkivo, prema istraživanju objavljenom u Biologi Open.
„Mislili smo da bismo upoređujući ove dve ribe koje imaju sličnu morfologiju srca i žive u sličnim staništima, mogli imati veće šanse da zaista otkrijemo koje su glavne razlike“, rekao je Klejton Keri, postdoktorski istraživač u laboratoriji Gagnon i glavni autor na nova studija.
Gagnonov tim još uvek nije uspeo da reši misteriju, ali njihova studija je bacila novo svetlo na molekularne i ćelijske mehanizme koji se igraju u regeneraciji srca zebrice.
„Reklo nam je da su ova dva srca koja izgledaju veoma slično zapravo veoma različita“, rekao je Gagnon.
Oba člana porodice kostustih zračnih riba, zebrica (Danio rerio) i medaka (Orizias latipes) potiču od zajedničkog pretka koji je živeo pre milionima godina. Oba su dugačka oko 1,5 inča, naseljavaju slatku vodu i opremljena su srcima sa dve komore. Medaka je porijeklom iz Japana, a zebrice su porijeklom iz sliva rijeke Gang.
Prema studiji, postojanje riba koje se ne regenerišu predstavlja priliku da se uporede različiti odgovori na povrede kako bi se identifikovale ćelijske karakteristike jedinstvene za vrste koje se regenerišu. Gagnon sumnja da je regeneracija srca osobina predaka zajednička svim teleostima.
Razumevanje evolucionog puta koji je doveo do gubitka ove sposobnosti kod nekih teleostnih vrsta moglo bi ponuditi paralelni uvid u to zašto se sisari ne mogu regenerisati kao odrasli.
Sa svojim karakterističnim horizontalnim prugama, zebrice su dugo bile popularne kao kućni ljubimci u Sjedinjenim Državama. Tokom 1970-ih, biolozi su prihvatili zebricu kao model organizma za proučavanje embrionalnog razvoja kičmenjaka.
Naučnici vole zebrice jer se mogu razmnožavati hiljadama brzo u laboratorijama, lako ih je proučavati i pokazalo se da su izuzetno izdržljive.
Hladan šok za srce
Da bi sproveli svoje eksperimente, laboratorija Gagnon je koristila uređaj nazvan kriosonda da povredi riblje srce na način koji oponaša srčani udar kod ljudi, a zatim je izvadila srca nakon određenih vremenskih okvira da bi saznala kako su dve vrste reagovale različito.
Keri je napravio kriosondu od komada bakarne žice, koji je ohlađen u tečnom azotu na oko minus 170 stepeni Celzijusa. Članovi tima su isekli sitne rezove na stomaku ribe kako bi otkrili njihova srca, a zatim primenili sondu na 23 sekunde na ivicu srca.
U 95% slučajeva riba je preživela proceduru, iako ne dugo. Posle tri dana ili 14 dana, njihova srca su ekstrahovana i rastvorena u jednoćelijski rastvor, koji je zatim podvrgnut sekvenciranju RNK u potrazi za markerima koji pokazuju kako je riba reagovala na povredu.
„Zebrice imaju ovaj imuni odgovor koji je tipičan za ono što možete videti tokom virusne infekcije, koji se zove interferonski odgovor“, rekao je Keri. „Taj odgovor u medaku potpuno izostaje.
Studija je dokumentovala razlike u regrutovanju i ponašanju imunih ćelija, signalizaciji epikardijalnih i endotelnih ćelija, kao i promene u strukturi i sastavu srca. Na primer, medaki nedostaje određena vrsta mišićnih ćelija koje su prisutne u zebri.
„Moj predosećaj je predak svih životinja koje su mogle da regenerišu svoje srce nakon povrede, a onda se to više puta gubi kod različitih vrsta životinja“, rekao je Ganjon. „Želeo bih da razumem zašto. Zašto biste izgubili ovu sjajnu osobinu koja vam omogućava da regenerišete svoje srce nakon povrede?“
Studija ukazuje da sposobnost zebrice da se regeneriše ima neke veze sa njenim imunološkim sistemom, ali za razumevanje tačno kako bi bilo potrebno više istraživanja. Na primer, daleko više makrofaga, specijalizovanih imunih ćelija, migriralo je na mesto rane kod zebrice nego kod medake.
Za razliku od medake, zebra formira prolazni ožiljak koji se ne kalcificira u kruto tkivo.
„Važno je ono što radite sa tim ožiljkom“, rekao je Gagnon. „Mislimo da odgovor interferona uzrokuje da ove specijalizovane ćelije makrofaga dođu u to mesto rane i počnu da promovišu rast novih krvnih sudova.“
Vremenom novi mišić zamenjuje oštećeno srčano tkivo i srce zaceljuje.
„Što više naučimo o tome kako životinje mogu da regenerišu tkiva, kako su te karakteristike izgubljene u nama i drugim životinjama, to će nam pomoći da razmislimo o našim ograničenjima i kako bismo mogli da osmislimo strategije koje će nam pomoći da ih prevaziđemo“, rekao je Gagnon.
„Nadamo se da ćemo izgraditi ovu bazu znanja na životinjama koje su zaista dostupne i koje se mogu proučavati do neverovatnih detalja, a zatim iskoristiti to znanje da generišemo fokusiranije eksperimente na sisarima, a onda možda jednog dana i na ljudskim pacijentima.“
