Vesiklar fungerar för att reparera celler efter en hjärtattack

Forskare vid Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences har avslöjat möjliga mekanismer för helande kraft och vesikelfunktion. Teamet visade denna förmåga genom att inte bara återuppliva celler efter en hjärtattack, utan också kunna hålla dem funktionella i frånvaro av syre under sjukdomen. De demonstrerade denna funktionalitet i mänsklig vävnad med hjälp av ett organ-på-ett-chip-system med inbyggda sensorer som kontinuerligt spårade sådana vävnadskontraktioner.

Reparera ischemisk stroke genom vesikelfunktion

teknik-med-vävnad-på-chip-som-imitation-av-hjärtsjukdomar-för-utvecklingen-av-terapier

Teamet visade också att dessa intercellulära resenärer kan härröra från endotelceller, som kantar blodkärlens yta och är lättare att ta hand om än stamceller. Tekniken som används är så avancerad att forskare kan använda den för att utveckla läkemedel. I denna studie efterliknade forskare en hjärtsjukdom med hjälp av vävnad på ett chip som innehåller mänskliga celler. Dessutom kan en ny terapeutisk metod utvecklas för att behandla hjärtsjukdomar. Hjärtattacker eller hjärtinfarkt uppstår när blodflödet till hjärtat blockeras. Naturligtvis är det bästa sättet att behandla en hjärtinfarkt att återställa blodflödet. Men denna process kan faktiskt orsaka mer skada på cellerna i hjärtat. Sådan ischemisk reperfusion eller reoxygenering uppstår när blodtillförseln återgår till vävnaderna efter en period av syrebrist.

pulsmätning med en digital enhet och en sensor på pekfingret som förebyggande åtgärd vid hjärtsvikt

Det cellulära svaret på detta involverar flera mekanismer som kalcium och protonöverbelastning, oxidativ stress, mitokondriell dysfunktion och mer. Dessa komplexa processer utgör en utmaning för utvecklingen av effektiva terapier som kan hantera alla dessa problem. I detta fall kan vesikelfunktionen som härrör från endotelet spela in. Eftersom dessa vesiklar härrör från kärlvävnad speciellt utformad för hypoxisk stress, antog forskarna att laddningen de bär direkt kan skydda hjärtmuskeln. Många av dessa proteiner är relaterade till metaboliska processer som andning, signalering och homeostas. Med andra ord är många processer relaterade till hjärtats reaktion på stress.

forskningsresultat

Använda exosomer som ett potentiellt terapeutiskt tillvägagångssätt efter hjärtinfarkt genom extracellulär vesikelfunktion

Forskarna fann att kardiomyocyterna i vävnader behandlade med vesikelfunktion anpassar sig bättre till stressförhållanden. Detta gjorde det möjligt för dem att bibehålla en högre arbetsbelastning. Teamet orsakade en konstgjord skada genom att begränsa syre i tre timmar följt av 90 minuters reoxygenering. De mätte sedan andelen döda celler och vävnadens sammandragningar. Hjärtvävnaden som behandlades på detta sätt hade hälften så många döda celler och en kontraktionskraft fyra gånger större än den för den obehandlade vävnaden efter en skada. Forskargruppen fann också att skadade kardiomyocyter som behandlats med extracellulära vesiklar hade ett antal proteiner som liknade mer de oskadade jämfört med obehandlade celler. Överraskande nog observerade forskarna också att celler som behandlats på detta sätt fortsatte att dra sig ihop även utan syre.

Doktor skriver ner värdena för en patient med hjärtproblem på sjukhuset

de Studieresultat visar, att vesiklar kompletterar de skadade cellerna med proteiner och signalmolekyler. Detta stöder olika metaboliska processer och banar väg för nya terapeutiska tillvägagångssätt. Sådana cellterapier kan vara fördelaktiga om den traditionella modellen av en molekyl inte botar hjärtsjukdomar. Således kommer medicinen i framtiden att kunna använda syntetiska exosomer som är mer effektiva och tillgängliga på terapeutiska sätt.