Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!Ένα νέο υλικό που αναπτύχθηκε σε εργαστήριο αποκάλυψε ότι ορισμένες από τις επιπτώσεις της γήρανσης στην καρδιά μπορεί να επιβραδυνθούν ή ακόμη και να αντιστραφούν. Η ανακάλυψη θα μπορούσε να ανοίξει την πόρτα σε θεραπείες που αναζωογονούν την καρδιά αλλάζοντας το κυτταρικό της περιβάλλον, αντί να εστιάζουν στα ίδια τα καρδιακά κύτταρα. Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Nature Materials, διεξήχθη από μια ομάδα με επικεφαλής την Επίκουρη Καθηγήτρια Jennifer Young από το Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής στο Κολλέγιο Σχεδιασμού και Μηχανικής (CDE) στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης (NUS). Η Επίκουρη Καθηγήτρια Young είναι επίσης επιστήμονας στο Ινστιτούτο Μηχανοβιολογίας του NUS (MBI).
Η ομάδα επικεντρώθηκε στην εξωκυτταρική μήτρα (ECM) – το σύνθετο πλαίσιο που περιβάλλει και υποστηρίζει τα καρδιακά κύτταρα. Αυτό το δικτυωτό ικρίωμα που αποτελείται από πρωτεΐνες και άλλα συστατικά συγκρατεί τα κύτταρα στη θέση τους και στέλνει χημικά σήματα που καθοδηγούν τον τρόπο λειτουργίας τους. Καθώς η καρδιά γερνάει, η ECM γίνεται πιο άκαμπτη και η βιοχημική της σύνθεση αλλάζει. Αυτές οι αλλαγές μπορούν να προκαλέσουν επιβλαβή δραστηριότητα στα καρδιακά κύτταρα, συμβάλλοντας σε ουλές, απώλεια ευελιξίας και μειωμένη λειτουργία.
“Οι περισσότερες έρευνες για τη γήρανση επικεντρώνονται στο πώς αλλάζουν τα κύτταρα με την πάροδο του χρόνου”, δήλωσε η Επίκουρη Καθηγήτρια Young. «Η μελέτη μας εξετάζει αντ’ αυτού την εξωκυττάρια μήτρα (ECM) και πώς οι αλλαγές σε αυτό το περιβάλλον επηρεάζουν τη γήρανση της καρδιάς». Για να διερευνήσει αυτό, η ομάδα ανέπτυξε ένα υβριδικό βιοϋλικό που ονομάζεται DECIPHER (υβρίδιο DECellularized In Situ Polyacrylamide Hydrogel-ECM), το οποίο κατασκευάζεται συνδυάζοντας φυσικό καρδιακό ιστό με ένα συνθετικό τζελ για να μιμηθεί πιστά την ακαμψία και τη σύνθεση της ECM.
«Μέχρι τώρα, ήταν δύσκολο να εντοπιστεί ποιες από αυτές τις αλλαγές – η φυσική ακαμψία ή τα βιοχημικά σήματα – παίζουν τον μεγαλύτερο ρόλο στην πρόκληση αυτής της μείωσης, επειδή συνήθως συμβαίνουν ταυτόχρονα», δήλωσε η Avery Rui Sun, διδακτορική φοιτήτρια στο NUS CDE και MBI, και πρώτη συγγραφέας της μελέτης. «Η πλατφόρμα DECIPHER λύνει αυτό το πρόβλημα, επιτρέποντας στους ερευνητές να ελέγχουν ανεξάρτητα την ακαμψία και τα βιοχημικά σήματα που παρουσιάζονται στα κύτταρα — κάτι που κανένα προηγούμενο σύστημα που χρησιμοποιεί φυσικό ιστό δεν μπόρεσε να κάνει».
Όταν η ομάδα τοποθέτησε ηλικιωμένα καρδιακά κύτταρα σε ικριώματα DECIPHER που μιμούνταν τα σήματα «νεαρής» εξωκυττάριας κυτταρικής μεμβράνης (ECM), διαπίστωσαν ότι τα κύτταρα άρχισαν να συμπεριφέρονται περισσότερο σαν νεαρά κύτταρα — ακόμη και όταν το υλικό παρέμενε άκαμπτο. Μια πιο προσεκτική έρευνα αποκάλυψε ότι αυτό περιελάμβανε μια μετατόπιση στη γονιδιακή δραστηριότητα σε χιλιάδες γονίδια που σχετίζονται με τη γήρανση και τη λειτουργία των κυττάρων.
Αντίθετα, τα νεαρά κύτταρα που τοποθετήθηκαν σε «ηλικιωμένη» ECM άρχισαν να εμφανίζουν σημάδια δυσλειτουργίας, ακόμη και αν το ικριώμα ήταν μαλακό. «Αυτό μας έδειξε ότι το βιοχημικό περιβάλλον γύρω από τα ηλικιωμένα καρδιακά κύτταρα έχει μεγαλύτερη σημασία από την ακαμψία, ενώ τα νεαρά κύτταρα λαμβάνουν και τα δύο σήματα», δήλωσε ο Επίκουρος Καθηγητής Young.
«Ακόμα και όταν ο ιστός ήταν πολύ άκαμπτος, όπως συμβαίνει συνήθως στις ηλικιωμένες καρδιές, η παρουσία «νεαρών» βιοχημικών σημάτων ήταν αρκετή για να ωθήσει τα ηλικιωμένα κύτταρα πίσω σε μια πιο υγιή, πιο λειτουργική κατάσταση», πρόσθεσε. «Αυτό υποδηλώνει ότι αν μπορέσουμε να βρούμε έναν τρόπο να αποκαταστήσουμε αυτά τα σήματα στην γερασμένη καρδιά, ίσως μπορέσουμε να αντιστρέψουμε μέρος της βλάβης και να βελτιώσουμε τον τρόπο λειτουργίας της καρδιάς με την πάροδο του χρόνου».
«Από την άλλη πλευρά, για τα νεαρά καρδιακά κύτταρα, διαπιστώσαμε ότι η μεγαλύτερη ακαμψία μπορεί να προκαλέσει πρόωρη «γήρανσή» τους, γεγονός που υποδηλώνει ότι αν στοχεύσουμε συγκεκριμένες πτυχές της γήρανσης του εξωκυττάριου κυττάρου (ECM), μπορεί να επιβραδύνουμε ή να αποτρέψουμε την καρδιακή δυσλειτουργία με την πάροδο του χρόνου». Ενώ η εργασία βρίσκεται ακόμη σε ερευνητικό στάδιο, η ομάδα λέει ότι τα ευρήματά της ανοίγουν μια νέα κατεύθυνση για θεραπείες που στοχεύουν στη διατήρηση ή την αποκατάσταση της υγείας της καρδιάς κατά τη γήρανση – στοχεύοντας το ίδιο το ECM.
Ελπίζουν ότι η μέθοδος θα μπορούσε επίσης να προσαρμοστεί για να μελετήσει άλλους ιστούς που επηρεάζονται από τη γήρανση και τις ασθένειες. Πέρα από την καρδιά, η ομάδα πιστεύει ότι η μέθοδος DECIPHER θα μπορούσε να εφαρμοστεί για να μελετήσει τη γήρανση και τις ασθένειες και σε άλλα όργανα, λόγω του σημαντικού ρόλου του ECM στη λειτουργία των κυττάρων σε όλους τους ιστούς μας.
«Πολλές ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία συνεπάγονται αλλαγές στην ακαμψία των ιστών—όχι μόνο στην καρδιά», δήλωσε ο Επίκουρος Καθηγητής Young. «Για παράδειγμα, η ίδια προσέγγιση θα μπορούσε να εφαρμοστεί στον νεφρικό και δερματικό ιστό και θα μπορούσε να προσαρμοστεί για τη μελέτη παθήσεων όπως η ίνωση ή ακόμα και ο καρκίνος, όπου το μηχανικό περιβάλλον παίζει σημαντικό ρόλο στον τρόπο συμπεριφοράς των κυττάρων».
