Hjärtmuskel växer tillbaka efter hjärtattack — bekräftat hos människor för första gången

En hjärtinfarkt förstör i genomsnitt ungefär en tredjedel av muskelcellerna i de drabbade hjärtkamrarna. Den förlusten har alltid ansetts vara permanent. Hjärtmuskeln, till skillnad från levern eller huden, ansågs sakna förmåga att ersätta vad en större skada tar. Den ärrbildning som uppstår över skadad hjärtvävnad var berättelsens sista kapitel.

Det visar sig finnas ett kapitel till. Forskare vid University of Sydney, som arbetat med levande hjärtvävnad från patienter under bypassoperation, har bekräftat vad som tidigare bara setts hos möss: efter en hjärtinfarkt börjar det mänskliga hjärtat producera nya muskelceller.

Upptäckten innebär inte att hjärtat läker sig självt. Den regenerativa responsen är alldeles för liten för att kompensera skadans omfattning. Men att bevisa att förmågan finns förändrar vad forskare kan sikta på – och väcker möjligheten att en behandling en dag skulle kunna förstärka vad hjärtat redan försöker göra.

Rekommenderad läsningHjärnans stödceller ansågs oersättliga — den vuxna hjärnan ersätter dem

Hur de mätte det

Svårigheten med att studera mänsklig hjärtvävnad har alltid varit ett tidsproblem. När ett obduktionsprov når ett laboratorium har de molekylära signalerna för aktiv celldelning till stor del försvunnit. Dr. Robert Hume, studiens försteförfattare och forskare vid Baird Institute for Applied Heart and Lung Research, hjälpte till att lösa detta genom att utveckla en provtagningsmetod som samlar in vävnad från levande patienter.

Patienter som genomgick bypassoperation vid Royal Prince Alfred Hospital i Sydney och som samtyckte, gick med på att små vävnadsprover togs från både skadade och oskadade områden i deras hjärtan under ingreppet. Proverna bevarades inom femton minuter med flytande kväve, vilket låste den biologiska aktiviteten på plats. Den nivån av noggrannhet, omöjlig med obduktionsmaterial, gjorde att teamet kunde upptäcka vad tidigare studier missat: en statistiskt signifikant ökning av kardiomyocytmitos – processen där muskelceller delar sig och förökar sig – i hjärtan hos patienter som haft infarkter.

”Vi kunde visa en statistiskt signifikant ökning av kardiomyocytmitos i infarktdrabbade mänskliga hjärtan”, noterade Dr. Hume. Forskare hade tidigare observerat samma effekt hos möss. Detta är första gången det dokumenterats direkt i mänsklig vävnad.

Vad hjärtinfarkter faktiskt förstör

Problemets omfattning förklarar varför denna upptäckt är viktig även om den regenerativa signalen är blygsam. En svår hjärtinfarkt kan eliminera så många som en miljard kardiomyocyter – celler som hjärtat förlitar sig på för att slå och koordinera timing mellan kamrarna. Muskeln som överlever måste kompensera, ofta genom att sträckas ut. Under åratal sviker den kompensationen. Hjärtat förstoras, försvagas och dess förmåga att pumpa blod till resten av kroppen minskar.

Den slutpunkten är hjärtsvikt, och den har ingen enkel lösning. Enbart i Australien lever cirka 144 000 personer med tillståndet. Transplantation är för närvarande den enda definitiva behandlingen, och landet utför ungefär 115 sådana ingrepp varje år. Gapet mellan behov och tillgång kan inte slutas enbart genom kirurgi.

Hjärt- och kärlsjukdomar är fortfarande den vanligaste dödsorsaken i världen. Varje behandling som förändrar oddsen efter en hjärtinfarkt – även blygsamt – skulle nå en befolkning på tiotals miljoner.

Varför detta inte avgör frågan

Hjärtats naturliga regenerativa respons, som den för närvarande förstås, kan inte hålla jämna steg med den skada som utlöser den. Celldöden orsakad av en stor infarkt överstiger vida antalet nya kardiomyocyter som hjärtat genererar som svar. Dr. Hume medgav detta direkt: den regenerativa responsen, även om den är verklig, är inte tillräcklig för att förhindra att hjärtat lämnas ärrat.

Det finns också en fråga om mekanism som fältet inte helt har löst. Relaterad forskning på sviktande mänskliga hjärtan har funnit att många av DNA-replikationshändelserna i kardiomyocyter involverar polyploidisering – celler ackumulerar extra kopior av sitt genom utan att faktiskt dela sig – och multinukleation, snarare än standard mitotisk delning. Att separera äkta proliferation från dessa relaterade men distinkta processer är en del av den tekniska utmaning som Sydney-teamets levande vävnadsmodell nu är positionerad för att hantera.

Forskningen byggde också på en specifik patientpopulation – personer som redan genomgick bypassoperation – som kanske inte representerar hela spektrat av hjärtinfarktpatienter. Större, mer diversifierade studier kommer att behövas för att förstå hur konsekvent denna regenerativa signal uppträder och om den skiljer sig hos yngre patienter, hos dem med olika infarktstorlekar, eller hos dem som behandlats tidigt kontra sent.

Vad proteinerna antyder härnäst

Teamet identifierade också flera proteiner i den mänskliga vävnaden som tidigare hade kopplats till hjärtregeneration hos möss. Dessa proteiner erbjuder den mest konkreta tidiga ledtråden för behandlingsutveckling. Om de är de molekylära omkopplare som utlöser kardiomyocytdelning som svar på skada, blir de mål – saker som ett läkemedel skulle kunna aktivera eller förstärka.

Professor Sean Lal, senior författare av studien och hjärtsviktskardiolog vid Royal Prince Alfred Hospital, beskrev vad teamet arbetar mot: ”Ytterst är målet att använda denna upptäckt för att skapa nya hjärtceller som kan vända hjärtsvikt. Genom att använda levande mänskliga hjärtvävnadsmodeller i vårt arbete innebär att vi kommer att ha mer exakta och tillförlitliga data för att utveckla nya behandlingar för hjärtsjukdomar.”

Den levande vävnadsmodellen är i sig själv nu ett forskningsverktyg oberoende av detta enskilda resultat. Eftersom den bevarar hjärtats molekylära tillstånd vid operationsögonblicket, kan den användas för att testa föreningar som skulle kunna öka celldelningen – utan att kräva att en annan människa först får en hjärtinfarkt.

Vanliga frågor om hjärtregeneration

Kan det mänskliga hjärtat reparera sig själv efter en hjärtinfarkt?

Hjärtat har en begränsad, naturlig förmåga att växa nya muskelceller efter infarkt, som denna studie bekräftar för första gången i mänsklig vävnad. Regenerationen sker genom kardiomyocytmitos – celldelning. Antalet nya celler som produceras är alldeles för litet för att ersätta muskeln som förlorats under en stor infarkt, så hjärtats reparationsrespons finns men är funktionellt otillräcklig på egen hand.

Varför kan inte läkare redan bota hjärtsvikt?

Hjärtsvikt är resultatet av irreversibel muskelförlust: hjärtat kompenserar för försvagade områden genom att arbeta hårdare, vilket så småningom misslyckas. En hjärttransplantation är det enda botemedlet, och tillgången på donatororgan är starkt begränsad. Ungefär 144 000 australier lever med hjärtsvikt mot cirka 115 transplantationer som utförs varje år. Gapet mellan patienter och tillgängliga organ driver sökandet efter behandlingar som skulle kunna regenerera skadad muskel.

Vad gjorde denna studie annorlunda jämfört med tidigare forskning?

Tidigare studier av hjärtregeneration använde obduktionsvävnad. När dessa prover når ett laboratorium har de molekylära signalerna för celldelning bleknat. Sydney-teamet samlade in vävnad från levande patienter under bypassoperation och bevarade den inom femton minuter med flytande kväve. Den metoden fångade aktiva biologiska processer som obduktionsprovtagning missar – inklusive celldelningssignalen som är studiens centrala fynd.

Hur lång tid tills en behandling finns tillgänglig?

Det finns ännu ingen klinisk behandling baserad på detta fynd. Teamet har identifierat proteiner som kan reglera kardiomyocytdelning, och dessa är nu mål för läkemedelsutveckling. Betydelsen av detta arbete är att det öppnar en terapeutisk riktning som tidigare ansågs stängd: det vuxna mänskliga hjärtat kan skapa ny muskel, och forskare har nu ett verktyg för att studera hur man får det att göra det i användbar skala.

Nästa fas av forskningen kommer att försöka identifiera vilka proteiner som kan förstärkas i den levande vävnadsmodellen, och om detta ökar celldelningshastigheten till nivåer som realistiskt skulle kunna kompensera infarktskada.

Taggar: biology, cardiac regeneration, cardiology, cardiomyocyte, heart attack, heart failure

Mer som detta

Att blockera ett enda protein förvandlar immunsystemets celler till effektivare cancerdödare

CAR T-celler utplånade reumatoid artrit hos 3 patienter som prövat alla behandlingar

Hjärnan var avskärmad från immunsystemet — men skallens benmärg hade andra planer

Möss med en gen från nakenmullvaden levde 4,4 % längre och med mindre inflammation

Att skriva om cellkoden: nutrigenomik och kriget mot inflammatorisk omprogrammering

Vi pratar mer om ångest än någonsin. Vi vet fortfarande inte när den kräver klinisk vård