_ De ce peștele-zebra se poate regenera țesutul cardiac deteriorat, în timp ce alte specii de pești nu pot

Un atac de cord va lăsa o cicatrice permanentă pe inima umană, totuși alte animale, inclusiv unii pești și amfibieni, pot curăța țesutul cicatricial cardiac și pot reface mușchii afectați la adulți. .

Oamenii de știință au căutat să descopere cum funcționează puterea specială în speranța de a avansa în tratamentele medicale pentru pacienții umani cu inimă, dar marile diferențe fiziologice dintre pești și mamifere fac astfel de investigații dificile.

Așadar, biologii de la Universitatea din Utah, conduși de profesorul asistent Jamie Gagnon, au abordat problema comparând două specii de pești: peștele zebra, care își poate regenera inima și medaka, care nu.

Echipa a identificat câteva explicații posibile. , în cea mai mare parte asociat cu sistemul imunitar, pentru modul în care peștele zebra fixează țesutul cardiac, potrivit cercetărilor publicate în Biology Open.

„Ne-am gândit, comparând acești doi pești care au morfologie cardiacă similară și trăiesc în habitate similare, am ar putea avea o șansă mai mare de a găsi de fapt care sunt principalele diferențe", a spus Clayton Carey, cercetător postdoctoral în laboratorul Gagnon și autor principal al noului studiu.

Echipa lui Gagnon nu a fost capabilă să rezolve problema. mister – încă – dar studiul lor a aruncat o nouă lumină asupra mecanismelor moleculare și celulare care joacă în regenerarea inimii peștilor zebra.

„Ne-a spus că aceste două inimi care arată foarte asemănătoare sunt de fapt foarte diferite”, a spus Gagnon.

Amândoi membri ai familiei teleostelor de pești cu aripioare raze, peștii zebră (Danio rerio) și medaka (Oryzias latipes) descind dintr-un strămoș comun care a trăit cu milioane de ani în urmă. Ambele au aproximativ 1,5 inci lungime, locuiesc în apă dulce și sunt echipate cu inimi cu două camere. Medaka sunt originari din Japonia, iar peștii zebra sunt originari din bazinul râului Gange.

Conform studiului, existența peștilor care nu se regenerează prezintă o oportunitate de a contrasta răspunsurile diferite la răni pentru a identifica caracteristicile celulare unice. la speciile în regenerare. Gagnon suspectează că regenerarea inimii este o trăsătură ancestrală comună tuturor teleostelor.

Înțelegerea căii evolutive care a dus la pierderea acestei abilități la unele specii de teleoste ar putea oferi perspective paralele asupra motivului pentru care mamiferele nu se pot regenera ca adulți.

Cu dungile lor orizontale distinctive, peștii zebra au fost de multă vreme populari ca animale de companie în Statele Unite. În anii 1970, peștii zebra au fost acceptați de biologi ca un organism model pentru studierea dezvoltării embrionare a vertebratelor.

Oamenii de știință le place peștii zebra, deoarece pot fi propagați rapid cu mii în laboratoare, sunt ușor de studiat și s-au dovedit a fi extrem de rezistent.

Șocul rece la inimă

Pentru a-și desfășura experimentele, laboratorul Gagnon a folosit un dispozitiv numit criosondă pentru a răni inimile peștilor în moduri care imită atacurile de cord la oameni, apoi a extras inimile după anumite intervale de timp pentru a afla cum cele două specii au răspuns diferit.

Carey a făcut criosonda dintr-o bucată de sârmă de cupru, care a fost răcită în azot lichid la aproximativ minus 170 de grade Celsius. Membrii echipei au tăiat mici incizii în burtica peștilor pentru a-și expune inimile, apoi au aplicat sonda timp de 23 de secunde pe marginea inimii.

În 95% din cazuri, peștele a supraviețuit procedurii, deși nu pentru mult timp. După trei zile sau 14 zile, inimile lor au fost extrase și dizolvate într-o soluție unicelulară, care a fost apoi supusă secvenței ARN în căutarea unor markeri care să indice modul în care peștii au răspuns la rănire.

„Zebrafish are acest răspuns imun care este tipic pentru ceea ce ați putea vedea în timpul unei infecții virale, numit răspuns cu interferon”, a spus Carey. „Acest răspuns este complet absent în medaka”.

Studiul a documentat diferențe în recrutarea și comportamentul celulelor imune, semnalizarea celulelor epicardice și endoteliale și modificări în structura și structura inimii. De exemplu, medaka nu are un anumit tip de celule musculare care sunt prezente în peștele-zebră.

„Bănuiala mea este că strămoșul tuturor animalelor și-ar putea regenera inima după o rănire, iar apoi aceasta s-a pierdut în mod repetat în diferite tipuri. de animale", a spus Gagnon. "Aș dori să înțeleg de ce. De ce ați pierde această caracteristică grozavă care vă permite să vă regenerați inima după o rănire?"

Studiul indică capacitatea peștelui zebra de a se regenera are ceva de-a face cu sistemul său imunitar , dar înțelegând exact cum ar fi nevoie de mai multe cercetări. De exemplu, mult mai multe macrofage, celule imunitare specializate, au migrat în locul rănii la peștele-zebră decât la medaka.

Spre deosebire de medaka, peștele-zebră formează o cicatrice tranzitorie care nu se calcifiază în țesut rigid.

„Ceea ce faci cu acea cicatrice este ceea ce contează”, a spus Gagnon. „Credem că răspunsul interferonului face ca aceste celule macrofage specializate să vină în locul rănii și să înceapă să promoveze creșterea de noi vase de sânge.”

De-a lungul timpului, mușchi noi înlocuiesc țesutul cardiac deteriorat și inima se vindecă. .

„Cu cât învățăm mai multe despre modul în care animalele pot regenera țesuturile, despre cum acele caracteristici s-au pierdut la noi și la alte animale, asta ne va ajuta să ne gândim la limitările noastre și la modul în care am putea elabora strategii care să ne ajute. depășiți-le”, a spus Gagnon.

„Speranța noastră este că vom construi această bază de cunoștințe la animale care sunt cu adevărat accesibile și pot fi studiate în detaliu incredibil, apoi să folosim aceste cunoștințe pentru a genera experimente mai concentrate la mamifere, și apoi poate într-o zi la pacienții umani.”

(Fluierul)