عادت الفئران التي أصيبت بنوبة قلبية إلى وظائف القلب الكاملة بعد حقن بروتين الأجرين
أمراض القلب هي السبب الرئيسي للوفاة في العالم الغربي. إحدى النقاط المضيئة في هذا الأمر هي حقيقة أن الثدييات، بما في ذلك البشر، لديها القدرة على تجديد أنسجة القلب وإصلاح الضرر بنفسها - بالقرب من الولادة. الحقائق المخيبة للآمال هي أنه بعد وقت قصير من الولادة، تختفي القدرة على الإصلاح الذاتي، ويبدو أنها لن تختفي أبدًا مرة أخرى؛ ومن ناحية أخرى، لا توجد علاجات تساعد في إصلاح الأضرار التي لحقت عضلة القلب. وفي دراسة جديدة أجريت مؤخرا في معهد وايزمان، اكتشف العلماء، في قلوب الفئران حديثة الولادة، بروتينا قد يستعيد القدرة على تجديد أنسجة القلب. عندما يتم حقن هذا البروتين، المسمى أجرين، في قلوب الفئران البالغة التي أصيبت بنوبة قلبية، يبدو أن البروتين يجعل من الممكن استعادة الأنسجة العضلية. هذه النتائج التي تم نشرها في المجلة العلمية Nature، أشير إلى اتجاهات بحثية جديدة في مجال إعادة تأهيل القلب.
ويوضح البروفيسور إلداد تزهور، الذي قاد البحث مع طلاب البحث إيلاد باشيت وألكس غانزليناخ وباحثين آخرين في قسم البيولوجيا الجزيئية للخلية في معهد وايزمان للعلوم، أنه بعد حدوث نوبة قلبية، تتراجع استجابة الجسم للأزمة القلبية. الضرر ليس فعالا بالقدر اللازم لشفاء القلب. لأنه بمجرد أن تتلف خلايا عضلة القلب، التي تسمى الخلايا العضلية القلبية، فإنها تموت ويتم استبدالها بنسيج ندبي، غير قادر على الانقباض، وبالتالي لا يمكنه المشاركة في عملية الضخ الحيوية للقلب. وهذا في حد ذاته يزيد من العبء على الأنسجة العضلية التي تظل طبيعية، ويؤدي في النهاية إلى فشل القلب.
تجديد القلب حتى في مرحلة البلوغ هي ظاهرة تحدث عند بعض الفقاريات. على سبيل المثال، يمكن للأسماك تجديد القلب التالف بشكل فعال. تولد الحيوانات الأقرب إلينا من الناحية التطورية - الفئران - بهذه القدرة، لكنها تفقدها بعد أسبوع من ولادتها. يمثل هذا الأسبوع فرصة سانحة للبروفيسور تزهور وأعضاء مجموعته البحثية، الذين يركزون على البحث في العمليات التي تمكن من تجديد القلب.
يعتقد البروفيسور تزور وإلعاد باشيت أن سر التجديد يكمن جزئيًا خارج خلايا القلب - في الأنسجة الداعمة المحيطة بها، والمعروفة بالبيئة خارج الخلية أو ECM. تنتقل العديد من الإشارات بين الخلايا عبر هذا النسيج، بينما تنتظر إشارات أخرى اللياقة داخل بنيته الليفية. ولهذا السبب، بدأ فريق البحث باختبار هذه البيئة على فئران حديثة الولادة وعمرها أسبوع، وإزالة الخلايا منها ولم يتبق سوى مجموعة متشابكة خالية من الخلايا من البروتينات. بعد ذلك، أضافوا أجزاء من البروتين خارج الخلية إلى مزارع الأنسجة القلبية. في الواقع، وجدوا أن التشابك الصغير، على عكس التشابك الأكثر نضجًا، سمح للخلايا العضلية القلبية في المزرعة بالانقسام.
وبعد تحليل ومسح بروتينات البيئة خارج الخلية، حدد الباحثون عدة بروتينات قد تسبب هذا التفاعل، بما في ذلك بروتين الأغرين. إن دور الأجرين في الأنسجة الأخرى كان معروفاً في الماضي، وخاصة في كل ما قيل في خلق الاتصال بين العصب والعضلات، حيث يساعد على تنظيم الإشارات التي تنتقل من الخلايا العصبية إلى العضلات. في قلوب الفئران، ينخفض مستوى بروتين الأغرين في الأيام السبعة الأولى بعد الولادة. ولذلك، حاول العلماء معرفة ما إذا كان البروتين يؤثر على تجديد الخلايا في القلب، وبالفعل كانت النتائج مثيرة للإعجاب: عندما أضاف الباحثون أجرين إلى مزارع خلايا عضلة القلب، بدأت الخلايا في الانقسام.
بعد حقنة واحدة فقط من عقار أجرين في القلوب التي أصيبت بنوبات، شفيت القلوب بالكامل تقريبًا، وعادت إلى وظيفتها الكاملة
في الخطوة التالية، اختبر الباحثون تأثير أجرين على نماذج إصابة القلب لدى الفئران، وطلبوا معرفة ما إذا كان البروتين يمكنه شفاء الأضرار التي لحقت بأنسجة القلب. وهنا أيضًا، لم تكن النتائج بطيئة في الوصول: فقد اكتشفوا أنه بعد حقنة واحدة فقط من الأجرين في القلوب التي كانت تعاني من نوبات، شفيت القلوب تمامًا تقريبًا، وعادت إلى وظيفتها الكاملة. وعلى الرغم من أن الباحثين فوجئوا باكتشاف أن الأمر يتطلب فترة زمنية تزيد عن شهر لملاحظة التأثير الكامل على وظيفة القلب وتجديده، إلا أنه في نهاية فترة التعافي انخفض النسيج الندبي بشكل كبير، وتقلص حجمه. وقد احتلت مكانها الأنسجة الحية التي ساهمت في عملية ضخ القلب بشكل كبير.
يفترض البروفيسور تزور أنه بالإضافة إلى تجديد معين للخلايا العضلية القلبية، يؤثر الأجرين أيضًا بطريقة ما على استجابة الجسم الالتهابية والمناعية تجاه الأزمة القلبية، فضلاً عن قمع الندبات التي تؤدي إلى فشل القلب. ومع ذلك، فإن طول عملية التعافي يظل لغزًا، حيث يتم إزالة جزيء الأجرين نفسه من الجسم في غضون أيام قليلة بعد الحقن. ويقول: "من الواضح أن هذا الجزيء يخلق سلسلة من الأحداث". "لقد اكتشفنا أنه يرتبط بمستقبل غير مستكشف من قبل على سطح خلايا عضلة القلب، وهذا الارتباط يعيد الخلايا إلى حالة أقل نضجا قليلا، أقرب إلى حالة الجنين، ويطلق إشارات قد تسبب، من بين أمور أخرى، انقسام الخلية." نتائج التجارب على الفئران المعدلة وراثيا بحيث كانت مستويات الأغرين في قلوبهم منخفضة تدعم أيضا هذه الفكرة: في غياب الأغرين، لم تتمكن الفئران حديثة الولادة من إصلاح أنسجة القلب بعد الإصابة.
وأظهر فريق البحث لاحقًا أن للأجرين تأثيرًا مشابهًا على خلايا القلب البشرية المزروعة في المزرعة. يعمل البروفيسور تزور وأعضاء المجموعة الآن على الفهم الدقيق للعمليات التي تحدث في الفترة الزمنية بين حقن الأغرين والعودة إلى وظيفة القلب الكاملة. كما بدأ البروفيسور تزور والدكتور كافير باروخ أومانسكي بإجراء دراسات ما قبل السريرية على الخنازير في ألمانيا، بالتعاون مع البروفيسور كريستيان كوبات جيرميس من الجامعة التقنية في ميونيخ، بهدف التعرف على تأثير الأغرين على إصلاح الأضرار القلبية. .
أشارت نتائج هذه الدراسة إلى الدور المهم الذي تلعبه البيئة خارج الخلية، سواء في نضوج القلب أو في تعزيز تجدده، وقد تساعد هذه الرؤية في تطوير علاج أمراض القلب.
شارك باحثون من مختلف أنحاء العالم في مراحل مختلفة من البحث، ولا سيما البروفيسور شنهاف كوهين من التخنيون وطالبة الدكتوراه يارا عيد، اللتين ساهمتا برؤى جديدة حول الآلية الكيميائية الحيوية التي يعمل بها أجرين؛ والبروفيسور نيناد بورساك من جامعة ديوك بولاية نورث كارولينا؛ جيمس مارتن من كلية بايلور للطب، هيوستن، تكساس. كما شارك في الدراسة أعضاء مركز نانسي وستيفن جراند الوطني للطب الشخصي والبروفيسور إيريت ساجي من قسم المراقبة البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم.
