Nybildning av hjärtmuskelceller lika hos möss och människor
En ny studie från Karolinska Institutet visar att hjärtmuskelceller hos möss huvudsakligen nybildas direkt efter födseln. Efter den neonatala perioden förblir antalet hjärtmuskelceller i stort sett detsamma och hjärttillväxt sker enbart genom att cellerna i sig själva blir större – på samma sätt som hos människa. Resultaten presenteras i tidskriften Cell.
Hjärtkärlsjukdom är en av de vanligaste dödsorsakerna i den rikare delen av världen. Vid en hjärtinfarkt dör muskelceller i hjärtat och det förlorar sin förmåga att arbeta effektivt. Ökad kunskap om hur det går till när hjärtmuskelceller förnyas är en nyckelfaktor för att hitta sätt att återställa hjärtats kapacitet efter en infarkt. Men tekniska svårigheter har länge satt käppar i hjulen för att ta reda på hur hjärtmuskelceller nybildas hos däggdjur.
I en studie som publicerades tidigare i år i Cell kunde forskarna Olaf Bergmann och Jonas Frisén och deras grupp vid institutionen för cell- och molekylärbiologi, Karolinska Institutet för första gången visa att nybildningen av hjärtmuskelceller hos människa främst sker tidigt i barndomen och att antalet hjärtmuskelceller bestäms redan under fosterstadiet. Det har dock ifrågasatts om samma gäller för möss, den djurmodell som är vanligast vid forskning om hjärt-kärlsjukdom.
I den nu aktuella studien i Cell visar forskarna att det sker en ansenlig nybildning av hjärtmuskelceller tidigt i livet hos möss. Precis som hos människa är denna nybildning begränsad till den första perioden efter födseln. Detta följs sedan under den andra och tredje veckan efter födseln av två vågor av DNA-syntes som inte leder till celldelning.
– Med andra ord så förlorar hjärtmuskelcellerna förmågan att dela sig men inte förmågan att syntetisera DNA. Det leder till att cellerna får olika mängd genetiskt material. Efter den tredje postnatala veckan sker knappt någon DNA-syntes alls och mushjärtat växer enbart genom att muskelcellerna blir större, säger Olaf Bergmann, som lett den senaste studien i Cell.
För att komma fram till resultaten använde forskarna bland annat en teknik där celldelning kan spåras med hjälp av den stabila isotopen kväve-15, ett icke-radioaktivt och ogiftigt ämne som utan bieffekter kan injiceras i djuren och stannar kvar i DNA hos de nybildade cellerna. Detta kombinerades med en teknik för att uppskatta det totala antalet celler, så att tillväxtpotentialen kunde studeras. På så sätt kunde forskarna se att nybildningen av hjärtmuskelceller är begränsad till neonatalperioden och inte fortsätter i unga djur.
– Nästa steg blir att ta reda på varför de flesta hjärtmuskelceller slutar att dela på sig så tidigt i livet. Målet är att få igång nybildningen av hjärtmuskelceller i det vuxna hjärtat som ersättning för förlorade celler vid exempelvis en hjärtinfarkt, säger Olaf Bergmann.
Studiens förstaförfattare var Kanar Alkass, postdoktoral forskare vid institutionen för cell- och molekylärbiologi, Karolinska Institutet. Forskningen har finansierats med anslag från Karolinska Institutet och Vetenskapsrådet.
Publikation “No Evidence for Cardiomyocyte Number Expansion in Preadolescent Mice”, Kanar Alkass, Joni Panula, Mattias Westman, Ting-Di Wu, Jean-Luc Guerquin-Kern, Olaf Bergmann, Cell, November 05, 2015 issue.
Kontaktinformation:
Olaf Bergmann, forskare, Institutionen för cell- och molekylärbiologi, Karolinska Institutet, Tel: 076-2404746. Epost: Olaf.Bergmann@ki.se
