Interakcie medzi tukovým tkanivom a sympatikovými neurónmi prispievajú k vzniku srdcových arytmií

Nedávna štúdia publikovaná v časopise Cell Reports Medicine zistila súvislosť medzi frekvenciou apnoe počas REM spánku (rapid eye movement - rýchle pohyby očí) a stupňom poruchy verbálnej pamäte u starších dospelých, ktorí sú vystavení riziku vzniku Alzheimerovej choroby. Verbálna pamäť sa vzťahuje na kognitívnu schopnosť uchovávať a vybavovať si informácie prezentované ústne alebo písomne a je obzvlášť náchylná na Alzheimerovu chorobu.

Štúdia, ktorú vykonala skupina vedcov z Číny, skúmala nezávislé súvislosti medzi epikardiálnym tukovým tkanivom a sympatickým nervovým systémom so srdcovou arytmiou pomocou in vitro kokultivácie adipocytov, kardiomyocytov a sympatických neurónov. Zistili, že os tukové tkanivo-nervový systém hrá dôležitú úlohu v arytmogenéze.

Abnormality vo tvorbe a vedení elektrických impulzov v dôsledku elektrických alebo štrukturálnych abnormalít v srdci môžu viesť k srdcovým arytmiám. Tieto abnormality môžu byť buď genetické, alebo súvisiace so získaným srdcovým ochorením. Výskum ukázal, že sympatické neuróny hrajú významnú úlohu v patogenéze srdcových arytmií. Aktivácia abnormálnych elektrických obvodov a poruchy repolarizácie komôr v dôsledku nevhodnej stimulácie sympatického nervového systému boli spojené s fibriláciou komôr a tachykardiou, fibriláciou predsiení a dokonca aj s infarktom.

Nedávne štúdie tiež ukázali, že epikardiálne tukové tkanivo úzko súvisí s výskytom fibrilácie predsiení, fibrilácie komôr a ventrikulárnej tachykardie. Okrem toho, keďže epikardiálne tukové tkanivo susedí s myokardom bez tkaniva, ktoré by oddeľovalo ich kontakt, zápalové cytokíny a adipokíny vylučované epikardiálnym tukovým tkanivom môžu zmeniť elektrickú a srdcovú štruktúru. Nie je však jasné, či epikardiálne tukové tkanivo a sympatické neuróny interagujú a ako ich interakcia ovplyvňuje arytmogenézu.

O štúdii V predloženej štúdii vedci prekonali obmedzenia spojené s nedostatkom vhodných modelov ľudských ochorení a ťažkosťami pri získavaní a rozširovaní dostatočného množstva srdcového, nervového a tukového tkaniva generovaním kardiomyocytov, adipocytov a sympatických neurónov in vitro z kmeňových buniek a vytvorením modelov kokultivácie na štúdium interakcií medzi epikardiálnym tukovým tkanivom a sympatickými neurónmi a ich účinkami na kardiomyocyty.

Vzorky plazmy boli odobraté z periférnej žily a koronárneho sínusu od 53 účastníkov, vrátane zdravých kontrolných skupín a pacientov s paroxyzmálnou alebo permanentnou fibriláciou predsiení. Epikardiálne tukové tkanivo bolo tiež odobraté od pacientov s permanentnou fibriláciou predsiení, ktorí podstúpili operáciu srdca na otvorenom srdci.

Na vytvorenie bunkových línií a kultúr boli použité ľudské pluripotentné kmeňové bunky a indukované pluripotentné kmeňové bunky odvodené z adipogénnych kmeňových buniek, ľudské embryonálne kmeňové bunky a embryonálne fibroblasty. Na získanie sympatetických neurónov bola použitá stratégia sekvenčnej indukcie, kde nervové bunky boli odvodené z ľudských pluripotentných kmeňových buniek a potom kultivované v diferenciačnom médiu.

Adipogénne kmeňové bunky boli kultivované v adipocytovom diferenciačnom médiu za účelom diferenciácie adipocytov a vytvorenia epikardiálneho tukového tkaniva. Na meranie expresie bielych, hnedých a béžových markerov tukového tkaniva bola použitá kvantitatívna reverzná transkripčná polymerázová reťazová reakcia (qRT-PCR). Na vytvorenie kardiomyocytov z ľudských pluripotentných kmeňových buniek bola použitá dvojrozmerná technika diferenciácie monovrstvy.

Výsledky Výsledky ukázali, že kardiomyocyty kultivované s epikardiálnym tukovým tkanivom a sympatickými neurónmi, ale nie s jedným z nich, vykazovali významné elektrické abnormality, arytmický fenotyp a zhoršenú signalizáciu vápnikových iónov (Ca2+).

Štúdia okrem toho ukázala, že leptín vylučovaný epikardiálnym tukovým tkanivom môže aktivovať uvoľňovanie neuropeptidu Y sympatickými neurónmi. Tento neuropeptid sa viaže na receptor Y1 na kardiomyocytoch a spôsobuje abnormality srdcového rytmu ovplyvnením aktivity vápnik/kalmodulín-dependentnej proteínkinázy II (CaMKII) a výmenníka sodíka (Na2+)/vápnika (Ca2+).

Záver Celkovo výsledky naznačujú, že interakcie medzi epikardiálnym tukovým tkanivom a sympatickými neurónmi vedú k arytmickému fenotypu v kardiomyocytoch. Štúdia ukázala, že tento fenotyp je spôsobený stimuláciou sympatických neurónov leptínom vylučovaným adipocytmi, čo vedie k uvoľňovaniu neuropeptidu Y. Tento neuropeptid sa viaže na receptor Y1 a ovplyvňuje aktivitu CaMKII a výmenníka Na2+/Ca2+, čo spôsobuje abnormálne srdcové rytmy.