Hjärts placering i bröstkaviteten |

Spännande och potentiellt viktiga upptäckter

När någon får hjärtattack, dör celler i hjärtat. Till skillnad från fallet i vissa delar av kroppen ersätts de döda cellerna inte med nya. Detta innebär att inte alla patientens hjärta slår efter sin återhämtning, trots medicinsk behandling för hjärtattacken. Patienten kan uppleva problem om ett stort område i hjärtat skadas.

Två grupper av forskare har skapat potentiella lösningar för problemet med död hjärtvävnad. Lösningarna fungerar i gnagare och kan en dag fungera i oss. En lösning innefattar en lapp som innehåller hjärtceller härledda från stamceller. Plåstret placeras över den skadade delen av hjärtat. Den andra innebär injektion av en gel innehållande mikroRNA-molekyler. Dessa molekyler stimulerar indirekt replikering av hjärtceller.

De flesta hjärtattacker inträffar när en kranskärl i hjärtat blockeras. Läkare kan ofta (men inte alltid) behandla symtomen på en hjärtattack, förhindra ytterligare hjärtskada och hjälpa kroppen att hantera resultaten. För närvarande kan de dock inte ersätta döda hjärtceller i någon betydande omfattning.

Blodflödet i hjärtat |

Hjärtceller och deras funktion

Hjärtat är en ihålig säck med muskulära väggar. Väggarna består av specialiserade muskelceller som inte finns någon annanstans i kroppen. De flesta av dessa celler tränger samman när de är elektriskt stimulerade. (I kroppen skapas den elektriska strömmen i nerver och muskler av flödet av joner, inte elektroner.) Hjärtceller är också kända som hjärtmuskelceller, kardiocyter, hjärtmyocyter och myokardiocyter.

Det finns två typer av hjärtceller: kontraktila celler, som producerar hjärtslaget när de samverkar ihop, och pacemakerceller, som stimulerar de kontraktila cellerna. De kontraktila cellerna överträffar i hög grad pacemakercellerna. Pacemakerceller är dock mycket viktiga. De finns i sinoatrial eller SA-nod, som också kallas hjärtat pacemaker. Noden är belägen i väggen i den övre delen av det högra förmaket, som visas i bilden nedan. Det skapar de elektriska impulser eller handlingspotentialer som stimulerar hjärtas sammandragning. SA-noden stimuleras i sin tur av kroppens autonoma nervsystem.

En artificiell pacemaker kan implanteras i hjärtat för att hjälpa SA-nod och elektriska ledningsproblem. När kontraktila celler dör, kan de emellertid inte ersättas. De svarar inte längre på elektrisk stimulering och drar sig inte ihop. Ärrvävnad bildas ofta i området. Ett stort område med skadad hjärtvävnad kan vara försvagande för patienten och kan leda till hjärtsvikt. Uttrycket "hjärtsvikt" betyder inte att hjärtat slutar slå, men det betyder att det inte kan pumpa blod tillräckligt bra för att tillgodose alla kroppens behov. Vardagliga aktiviteter kan bli svåra för patienten.

Det elektriska ledningssystemet i hjärtat består av specialiserade muskelceller. Det visas med blått i diagrammet nedan. Struktur 1 är SA-noden.

Elektriskt ledningssystem i hjärtat |

Stamceller

Duke University forskare har skapat en lapp som kan placeras över det skadade området i ett hjärta och utlösa vävnadsregenerering. Plåstret innehåller specialiserade celler härledda från stamceller. Stamceller är ospecialiserade men har förmågan att producera specialiserade celler när de stimuleras korrekt.

Stamceller är en normal del av vår kropp, men utom i specifika områden är de inte rikliga och är inte aktiva. De aktiverade cellerna erbjuder den spännande möjligheten att ersätta kroppsvävnader och strukturer som har skadats eller förstörts.

Stamceller har olika styrka. Ordet "styrka" hänvisar till antalet celltyper som en stamcell kan producera.

  • Totipotenta stamceller kan producera alla celltyper i kroppen såväl som cellerna i moderkakan. Endast cellerna från det mycket tidiga embryot är totipotenta.
  • Pluripotenta celler kan producera alla celltyper i kroppen. Embryonala stamceller (med undantag av de i det mycket tidiga utvecklingsstadiet) är pluripotenta.
  • Multipotenta celler kan bara producera några få typer av stamceller. Vuxna (eller somatiska) stamceller är multipotenta. Även om de kallas "vuxna" celler, hittas de också hos barn.

I ett intressant framsteg inom vetenskapen har forskare upptäckt hur man kan utlösa specialiserade celler från våra kroppar för att bli pluripotenta. Dessa celler är kända som inducerade pluripotenta stamceller för att skilja dem från de naturliga cellerna i embryon.

Tidiga symtom på en hjärtattack

Det är viktigt att alla som kan uppleva en hjärtattack kommer till en läkare så snart som möjligt för att minska skadorna på hjärtmuskeln.

En lapp för ett skadat hjärta

Enligt Duke Universitys nyhetsmeddelande som hänvisas till nedan har stamceller som sannolikt producerar hjärtmuskelceller injicerats i hjärtande mänskliga hjärtan i kliniska studier. Befrielsen säger att "det verkar ha några positiva effekter" från proceduren, men de flesta av de injicerade stamcellerna har antingen dött eller inte lyckats producera hjärtceller. Denna observation antyder att en förbättrad lösning på problemet behövs. Hertigforskarna tror att de kan ha hittat en.

Forskarna har skapat en lapp som troligen är tillräckligt stor för att täcka skador i människans hjärta. Plåstret innehåller olika hjärtceller härrörande från pluripotenta stamceller. Både naturliga stamceller från embryon och inducerade celler från vuxna producerar de erforderliga cellerna. Cellerna placeras i en gel i ett specifikt förhållande. Forskare har upptäckt att människors celler har den fantastiska förmågan att självorganisera när de placeras i en lämplig miljö, som händer i gellappen. Plåstret är elektriskt ledande och kan slå som hjärtvävnad.

Plåstret är inte klart för mänskligt bruk än. Förbättringar måste göras, som att öka tjockleken på lappen. Dessutom måste ett sätt att helt integrera det i hjärtat hittas. Mindre versioner av lappen har kopplats till mus- och råttahjärtan och har dock fungerat som hjärtvävnad.

A Beating Heart Patch (inget ljud)

För att förstå detaljerna i det andra experimentet relaterat till hjärtreparation är det bra att veta lite om två nukleinsyror - DNA och messenger RNA. En DNA-molekyl har formen av en dubbel spiral. I bilden nedan har en del av molekylen plattats ut för att visa dess struktur tydligare.

Del av en DNA-molekyl |

DNA: En grundläggande introduktion

DNA, eller deoxyribonukleinsyra, finns i kärnan i nästan varje cell i vår kropp. (Mogna röda blodkroppar innehåller inte en kärna eller DNA.) En molekyl DNA består av två långa strängar vridna runt varandra för att bilda en dubbel spiral. Varje tråd består av en sekvens av "byggstenar" känd som nukleotider. En nukleotid består av ett fosfat, ett socker som kallas deoxiribos och en kvävehaltig bas (eller helt enkelt en bas). Det finns fyra baser i DNA: adenin, tymin, cytosin och guanin. Molekylstrukturen kan ses i illustrationen ovan.

Baserna på en enda DNA-sträng upprepas i olika ordningar, som bokstäverna i alfabetet när de bildar ord i meningar. Ordningen på baserna på en tråd är mycket betydelsefull eftersom den utgör den genetiska koden som styr vår kropp. Koden fungerar genom att "instruera" kroppen att göra specifika proteiner. Varje segment av en DNA-sträng som kodar för ett protein kallas en gen. En tråd innehåller många gener. Den innehåller emellertid också sekvenser av baser som inte kodar för proteiner.

Baserna på den ena strängen av DNA-molekylen bestämmer identiteten för de på den andra strängen. Som illustrationen ovan visar, kommer adenin på den ena strängen alltid att förena sig med tymin på den andra, medan cytosin på den ena strängen förenas med guanin på den andra.

Endast en sträng av en DNA-molekyl kodar för proteiner. Anledningen till att molekylen måste vara dubbelsträngad ligger utanför denna artikel. Det är dock en intressant fråga att undersöka.

En DNA-molekyl finns som en dubbel spiral. |

I den konstnärliga representationen av DNA-molekylen som visas ovan representerar sidorna på "stegen" fosfat-deoxirobosryggraden i varje tråd och rullarna representerar bindningarna mellan baserna som håller strängarna samman.

Messenger RNA

Gener styr produktionen av proteiner. DNA kan inte lämna en cellkärna. Proteiner tillverkas dock utanför kärnan. En typ av RNA (ribonukleinsyra) löser detta problem genom att kopiera koden för att göra ett protein och transportera det dit det behövs. Molekylen är känd som messenger RNA eller mRNA. En RNA-molekyl är ganska lik en DNA-en, men den är ensträngad, innehåller ribos istället för deoxiribos och innehåller uracil istället för tymin. Uracil och tymin är mycket lika varandra och uppträder på samma sätt med avseende på bindning till andra baser.

De två trådarna av en DNA-molekyl separeras tillfälligt i regionen där RNA tillverkas. De enskilda RNA-nukleotiderna kommer i position och binder till dem på en DNA-sträng (mallsträngen) i rätt sekvens. Bassekvensen i DNA-strängen bestämmer sekvensen för baser i RNA. RNA-nukleotiderna sammanfogas för att göra budbärarens RNA-molekyl. Processen att tillverka molekylen från DNA-koden kallas transkription.

När konstruktionen är klar lämnar messenger RNA kärnan genom porerna i kärnmembranet och reser till cellorganeller som kallas ribosomer. Här tillverkas rätt protein baserat på koden i RNA-molekylen. Processen kallas översättning. Nukleinsyror är gjorda av en kedja av nukleotider medan proteiner är gjorda av en kedja av aminosyror. Av detta skäl kan man göra ett protein från RNA-koden som översätter från ett språk till ett annat.

Mer information om transkription

Det finns andra typer av RNA i våra celler förutom messenger-RNA. En av dessa typer är mikroRNA eller miRNA. Detta är den typ som kan ha betydelse för att läka hjärtat. Alla typer av ribonukleinsyra i vår kropp tillverkas genom transkription från DNA, som beskrivits ovan. De har dock olika funktioner från varandra.

MicroRNA

Den andra potentiellt viktiga upptäckten med avseende på förnyelse av hjärtmuskeln kommer från forskare vid University of Pennsylvania. Det bygger på verkan av mikroRNA-molekyler, som är korta strängar som innehåller icke-kodande baser. Varje molekyl innehåller cirka tjugo baser. Molekylerna tillhör en grupp som kallas regulatoriskt RNA.

Regulatoriska RNA-molekyler förstås inte så väl som de RNA-molekyler som är involverade i proteinsyntes. De verkar ha många viktiga funktioner och tros dock spela en roll i en mängd olika processer. Många forskare undersöker sina handlingar. MicroRNA är en relativt ny och mycket intressant upptäckt.

Genuttryck är den process där en gen blir aktiv och utlöser produktionen av ett protein. Det är känt att MicroRNA stör produktionen av ett protein, ofta genom att hämma verkan av messenger-RNA på något sätt. Genom att göra detta sägs det att "tystna" genen.

Fakta om MicroRNA från en Harvard-professor

En injicerbar gel för hjärtat

Skälen till att hjärtceller inte regenereras är inte helt förstått. I hopp om att reparera skador på mushjärtan skapade forskare vid University of Pennsylvania en blandning av miRNA-molekyler kända för att vara involverade i signalreplikationssignalering. De placerade molekylerna i en hyaluronsyrahydrogel och injicerade sedan gelén i hjärtan på levande möss. Som ett resultat kunde forskarna hämma några av "stopp" -signalerna som hindrar hjärtceller från att reproducera. Detta tillät nya hjärtceller att genereras.

Signalvägar involverar ofta specifika proteiner. MiRNA-molekylerna kan ha fungerat genom att hämma bildandet av dessa proteiner via deras interferens med messenger-RNA-molekyler.

Som ett resultat av behandlingen med miRNA visade möss som hade upplevt en hjärtattack "förbättrad återhämtning i viktiga kliniskt relevanta kategorier". Dessa kategorier återspeglade mängden blod som pumpas av hjärtat. Förutom att visa funktionella förbättringar i mushjärtan efter behandling kunde forskarna visa att hjärtmuskelcellerna hade ökat i antal.

Forskarna är medvetna om att användning av miRNA för att hämma "stopp" -signaler och indirekt främja cellreplikering kan vara farligt istället för att vara till hjälp. Ökad celldelning förekommer i cancer. Ett problem kan också utvecklas om miRNA-molekylerna utlöser reproduktion av andra celler än kontraktila celler i hjärtat. Forskarna vill främja spridningen av hjärtceller tillräckligt länge för att vara till hjälp och sedan stoppa processen. Detta är ett av målen för deras framtida forskning.

Hjärta anatomi |

Nästa mål för forskarna vid University of Pennsylvania är att experimentera med mänskliga celler i laboratorieutrustning. De planerar sedan att utforska effekterna av gelén på djur vars hjärta liknar den hos människor, till exempel grisar.

Framtidshopp

Även om de nya teknikerna som beskrivs i denna artikel endast har använts på gnagare för tillfället erbjuder de hopp för framtiden. De två nyhetsrapporterna som jag beskriver släpptes på varandra följande dagar, även om studierna utfördes av forskare från olika institutioner. Detta kan vara en slump, eller det kan indikera att mängden forskning för att hjälpa skadade hjärtan återhämta sig ökar. Detta kan vara goda nyheter för människor som behöver hjälp.

Referenser och resurser

  • En lista över vanliga symtom på en hjärtattack från Mayo Clinic
  • Behandlingar för en hjärtattack från NHLBI eller National Heart, Lung and Blood Institute (Liksom ovanstående webbplats har denna webbplats annan användbar information om hjärtattacker.)
  • Information om stamceller från National Institute of Health
  • DNA- och RNA-information från Khan Academy
  • Information om en bankande hjärtaplåster från Duke University
  • Fakta om en injicerbar gel som hjälper hjärtmuskeln att regenerera från Medical Xpress nyhetswebbplats

Innehållet är korrekt och sant efter bästa författares kunskap och ersätter inte diagnos, prognos, behandling, recept och / eller kostråd från en licensierad vårdpersonal. Läkemedel, kosttillskott och naturläkemedel kan ha farliga biverkningar. Om du är gravid eller ammar, konsultera med en kvalificerad leverantör på individuell basis. Sök omedelbar hjälp om du upplever en medicinsk nödsituation.