اكتشاف آلية لتجديد القلب التالف

تشكل أمراض القلب والأوعية الدموية، مثل النوبات القلبية، السبب الرئيسي للوفاة في جميع أنحاء العالم. وتنتج تلك الأمراض عن القدرة المحدودة للقلب على الشفاء الذاتي.
لكن على عكس البشر، تتمتع أسماك الزرد بقدرة ملحوظة على التعافي من تلف القلب.
استخدم باحثون سمك الزرد لإلقاء الضوء على نجاحه في تجديد القلب. فاكتشفوا آلية جديدة تعمل كمفتاح لدفع خلايا عضلة القلب إلى النضج في عملية التجديد. الأهم من ذلك، تم الحفاظ على هذه الآلية، حيث كان لها تأثير مشابه جداً على خلايا الفئران وعضلة قلب بشري.
تظهر نتائج الدراسة التي نشرت في مجلة «ساينس» العلمية في 18 مايو الجاري، أن فحص عملية تجديد القلب الطبيعية لدى سمك الزرد وتطبيق هذه الاكتشافات على خلايا عضلة القلب البشري يمكن أن يساهم في تطوير علاجات جديدة ضد أمراض القلب والأوعية الدموية.
تشير التقديرات إلى أن 18 مليون شخص يموتون من أمراض القلب والأوعية الدموية عبر العالم كل عام. ترتبط العديد من هذه الوفيات بالنوبات القلبية. في مثل هذه الحالة، تمنع الجلطة الدموية إمداد أجزاء من القلب بالمغذيات والأكسجين. نتيجة لذلك، تموت خلايا عضلة القلب في الجزء المسدود من القلب، ما يؤدي في النهاية إلى قصور القلب. على الرغم من وجود علاجات للأعراض، إلا أنه لا يوجد علاج قادر على استبدال الأنسجة المفقودة في خلايا عضلة القلب الوظيفية الناضجة. ما يعني أنه لا يوجد علاج حتى الآن لمرضى القلب.
الزرد كنموذج يحتذى به
على عكس البشر، يمكن لبعض الأنواع مثل سمك الزرد تجديد قلبها. في غضون 90 يوما بعد الضرر، تستعيد هذه الأسماك وظائف القلب بشكل كامل. فخلايا عضلة القلب الباقية قادرة على الانقسام وإنتاج المزيد من الخلايا. توفر هذه الميزة الفريدة لقلب الزرد مصدرا لأنسجة جديدة لتحل محل خلايا عضلة القلب المفقودة. حددت الدراسات السابقة بنجاح العوامل التي يمكن أن تحفز خلايا عضلة القلب على الانقسام. ومع ذلك، فإن ما يحدث لخلايا عضلة القلب المشكلة حديثا بعد ذلك لم تتم دراسته من قبل.
يوضح فونج نجوين، المؤلف الأول للدراسة «من غير الواضح كيف تتوقف هذه الخلايا عن الانقسام وتنضج بدرجة كافية بحيث يمكنها المساهمة في وظائف القلب الطبيعية. لقد حيرتنا حقيقة أنه في قلوب سمك الزرد نضجت الأنسجة المشكلة حديثا بشكل طبيعي ودمجت في أنسجة القلب الموجودة دون أي مشاكل».
البروتين LRRC10.. محرك النضج
لدراسة نضج الأنسجة المشكلة حديثا بالتفصيل، طور الباحثون تقنية تمت من خلالها زراعة شرائح سميكة من قلوب أسماك الزرد المصابة خارج الجسم. سمح ذلك لهم بإجراء تصوير حي على حركة الكالسيوم في خلايا عضلة القلب. يعد تنظيم الكالسيوم، الذي يتحرك داخل وخارج خلايا عضلة القلب، أمرا مهما للتحكم في تقلصات القلب ويمكن أن يتنبأ بنضج الخلية. وجد الفريق أنه، بعد انقسام خلايا عضلة القلب، تغيرت حركات الكالسيوم بمرور الوقت.
يقول نجوين «كانت حركة الكالسيوم في الخلية المنقسمة حديثا مشابهة جداً في البداية لخلايا عضلة القلب الجنينية. ولكن، بمرور الوقت، اتخذت خلايا عضلة القلب نوعا ناضجا من حركة الكالسيوم. وجدنا أن ثنائي القلب، وهو هيكل ساعد على تحريك الكالسيوم داخل خلية عضلة القلب، وتحديدا أحد مكوناته، البروتين LRRC10، كان حاسما في تحديد ما إذا كانت خلايا عضلة القلب تنقسم أو تتقدم من خلال النضج. حيث استمرت خلايا عضلة القلب التي تفتقر إلى LRRC10 في الانقسام وظلت غير ناضجة».
بعد أن أثبت نغوين وزملاؤه أهمية هذا البروتين في وقف انقسام الخلايا والشروع في نضوج خلايا عضلة قلب أسماك الزرد، انتقلوا إلى اختبار ما إذا كان يمكن ترجمة النتائج التي توصلوا إليها إلى الثدييات. تحقيقا لهذه الغاية، أجروا تجربة باستخدام LRRC10 على الفئران وخلايا عضلة قلب بشري في المختبر.
بشكل لافت للنظر، غير البروتين معالجة الكالسيوم، وخفض انقسام الخلايا وزاد نضوجها بطريقة مماثلة كما لوحظ في قلب أسماك الزرد. يقول نجوين «كان من المثير أن نرى أن الدروس المستفادة من سمك الزرد كانت قابلة للترجمة لأن هذا يفتح إمكانيات جديدة لاستخدام البروتين LRRC10 في سياق العلاجات الجديدة للمرضى».
التأثير السريري
تبين خلاصة الدراسة أن LRRC10 لديه القدرة على دفع نضوج خلايا عضلة القلب أكثر من خلال السيطرة على التعامل مع الكالسيوم. يمكن أن يساعد هذا العلماء، الذين يحاولون حل نقص القدرة التجديدية لقلب الثدييات، عن طريق زرع خلايا عضلة القلب المزروعة في المختبر في القلب التالف. على الرغم من أن هذا العلاج المحتمل واعد، إلا أن النتائج أظهرت أن هذه الخلايا المزروعة في المختبر لا تزال غير ناضجة ولا يمكنها التواصل بشكل صحيح مع بقية القلب، مما يؤدي إلى تقلصات غير طبيعية تسمى عدم انتظام ضربات القلب.
يقول الباحث جيروين بيكرز، آخر مؤلف للدراسة «على الرغم من الحاجة إلى مزيد من الأبحاث لتحديد مدى نضج خلايا عضلة القلب المزروعة في المختبر بدقة عند معالجتها باستخدام LRRC10، فمن الممكن أن تؤدي الزيادة في النضج إلى تحسين تكاملها بعد الزرع».
وانطلاقا من نتائج هذه الدراسة، يمكن أن يكون البروتين LRRC10 مساهمة هامة لتوليد خلايا عضلة القلب في المختبر. وبالتالي، تحسين فرص تطوير علاجات جديدة ناجحة ضد أمراض القلب والأوعية الدموية.