Szívünk nem regenerálódik

Míg a felnőtt emlősszív képtelen a regenerálódásra (szívinfarktus után pl. nem új izomsejtek keletkeznek, hanem fibrocytákból álló merev hegszövet), az újszülött egér szíve és egyes nem-emlős gerincesek, köztük a szalamandra és a zebrahal sérült szívének sejtjei még felnőtt korban is képesek proliferációra, önmaguk kijavítására. Habár óriási klinikai jelentőséggel bír, egyelőre keveset tudunk arról, hogy milyen tényezők teszik lehetővé vagy akadályozzák meg a szívszövet regenerációját. Az elmúlt évtizedben annyi azonban kiderült, hogy a nem, illetve a jól regenerálódó szívek között van egy jelentős eltérés: a szívizomsejtek DNS-tartalma. A nem regenerálódó szívben főleg poliploid cardiomyociták vannak, amelyek az élet elején alakulnak ki, ezzel ellentétben a jól regenerálódó szíveket főleg diploid szívizomsejtek alkotják.

A legtöbb humán sejt diploid, azaz két homológ kromoszómakészlettel rendelkezik, azonban szívsejtjeink kettő vagy több kromoszómakészletet tartalmaznak az anyánktól, és kettő vagy több kromoszómakészletet az apánktól, vagyis poliploidok. A poliploid sejtek egyes sejtvonalak érése közben természetes úton alakulnak ki a diploid sejtek összeolvadása révén vagy azáltal, hogy teljes DNS-replikáció következik be sejtosztódás (mitózis) nélkül. Rágcsálókban a myocardium poliploidizációja a születés utáni első héten alakul ki, míg az embernél az élet első két évtizedében. A felnőtt humán szív myocardiuma több mint 90%-ban poliploid cardiomyocitákból áll, ezek harmada két sejtmaggal rendelkezik, és kétharmaduk olyan egyetlen sejtmagvú cardiomyocita, amely 4–16-szoros genetikai állománnyal bír.

Egy tavalyi tanulmány bebizonyította, hogy a szív regerációs képességét a poliploidizáció szünteti meg: mint Juan Manuel González-Rosa és munkatársai írják (Myocardial Polyploidization Creates a Barrier to Heart Regeneration in Zebrafish; Developmental Cell), csak azok a szívek képesek regenerálódni, amelyekben 50% alatti a poliploid szívizomsejtek aránya, most pedig egy friss vizsgálat kimutatta, mi áll a poliploidizáció hátterében. A Science-ben megjelent tanulmány szerzői először is természettudományi múzeumokból gyűjtötték össze különböző fajtájú és korú állatok szívét, amiket megvizsgálva kimutatták, hogy a törzsfejlődés előrehaladtával, a halaktól a gyíkokon, kétéltűkön át az emlősökig nő a szívizomban a poliploid sejtek aránya. Ezt követően megnézték, mi eredményezi a poliploiditás arányának növekedését, és ennek hátterében az anyagcsere-szabályozó és melegvérűséget eredményező pajzsmirigy-hormon szerepére bukkantak: amikor thyroid hormont adagoltak zebrahalak akváriumába, a halak szíve többé nem volt képes regenerálódni, és fordítva: azokban a génmódosított egerekben, amelyek szívizomsejtjeit érzéketlenné tették a pajzsmirigy-hormonra, szívsérülés után a szív képes volt újjáépülni (Kentaro Hirose és munkatársai: Evidence for hormonal control of heart regenerative capacity during endothermy acquisition). Mint kiderült, a thyroid hormon jelátvitelének gátlása csökkenti a cardiomyociták poliploidizációját; a felnőtt emlős állatok szívének elvesztett regenerációs képessége mögött a növekvő thyroidhormon-szintek állnak, azaz szívünk regerációs képességének elvesztése a melegvérűség mellékhatásaként alakulhatott ki.

A kutatók az eredményről beszámoló Scientific American-nek elmondták: bár elképzelhető, hogy nem vezet el a teljes regenerációig, a sérült emberi szív újraépítésének első lépése a pajzsmirigyhormon-szintek manipulálása lehet.