Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles odkryli w jaki sposób wysoki poziom glukozy - spowodowany cukrzycą lub innymi czynnikami - powstrzymują normalne dojrzewanie komórek serca. Ich odkrycia pomagają wyjaśnić, dlaczego dzieci urodzone przez kobiety chore na cukrzycę częściej rozwijają wrodzone wady serca. Badanie przeprowadzone przez Atsushi "Austin" Nakano, profesora nadzwyczajnego UCLA ds. Biologii molekularnej, komórkowej i rozwojowej oraz członka Centrum Badań nad Komórkami Macierzystymi opublikowano w czasopiśmie eLife.
Wrodzone choroby serca dotykają 1 dziecko na 100 urodzonych w samych USA, co czyni je najczęstszą wadą wrodzoną. Nasilenie objawów jest różne, począwszy od lekko osłabionego mięśnia sercowego bez objawów aż po ciężkie deformacje serca, które wymagają operacji.
Komórki serca podczas swojego rozwoju w okresie płodowym są narażone na wysokie poziomy glukozy. Naukowcy odkryli, że komórki macierzyste generują wtedy więcej budulców DNA niż zwykle, co prowadzi do dalszego rozmnażania komórek, a nie dojrzewania. "Wysoki poziom glukozy we krwi jest nie tylko niezdrowy dla dorosłych, ale także niezdrowy dla płodów" - powiedział Nakano. "Zrozumienie mechanizmu, w którym wysoki poziom cukru we krwi powoduje chorobę u płodu może ostatecznie doprowadzić do nowych terapii."
Chociaż genetyka odgrywa dużą rolę w rozwoju wrodzonych wad serca, wiodącym niegenetycznym czynnikiem ryzyka jest choroba cukrzycowa matki w czasie ciąży. Dzieci urodzone przez takie kobiety są dwa do pięciu razy bardziej narażone na rozwój choroby niż inne noworodki. Jednak naukowcy nigdy nie byli w stanie określić dokładnego wpływu glukozy na rozwijający się płód.
Nakano i jego koledzy wykorzystali ludzkie, zarodkowe komórki macierzyste do wzrostu komórek mięśnia sercowego lub kardiomiocytów w laboratorium, a następnie narażali je na różne poziomy glukozy. Komórki wystawione na małe ilości glukozy dojrzewały normalnie, ale kardiomiocyty pod wpływem ekspozycji na wysoki poziom glukozy dojrzewały z opóźnieniem lub nie dojrzewały całkowicie.
Naukowcy odkryli, że po ekspozycji na dodatkową glukozę kardiomiocyty nadmiernie aktywują szlak pentozofosforanowy - proces komórkowy, który między innymi produkuje nukleotydy - budulec dla DNA. W komórkach o wysokim poziomie glukozy szlak pentozofosforanów tworzy więcej nukleotydów niż zwykle. Naukowcy wykazali, że ich nadmiar uniemożliwiał dojrzewanie komórek.
"Ograniczając glukozę we właściwym momencie rozwoju, możemy ograniczyć proliferację komórek, co zmusi je do dojrzewania i wzmacni mięsień sercowy. " Grupa Nakano zaobserwowała to samo w badaniach nad ciężarnymi myszami z cukrzycą: komórki serca płodów dzieliły się szybko, ale powoli dojrzewały.
Nakano powiedział, że odkrycie może prowadzić do lepszych metod wytwarzania kardiomiocytów z komórek macierzystych. Obecnie większość protokołów do generowania kardiomiocytów w laboratorium prowadzi do niedojrzałych komórek, ale ukierunkowanie na szlak pentozofosforanów może pomóc w wygenerowaniu bardziej dojrzałych komórek do regeneracji komórek serca lub do celów badawczych.
Komentarze
[ z 0]