Regenerativní schopnosti tkání savců se výrazně liší. Zatímco například játra vykazují vysokou míru regenerace, srdce a centrální nervová soustava mají v tomto ohledu velmi omezené kapacity. U srdce je nízká schopnost obnovy po poškození, například po infarktu myokardu, spojena s procesem fibrózy. Ta vede k tvorbě zjizvené tkáně, která narušuje integritu srdeční struktury a negativně ovlivňuje srdeční funkci, což je klíčový faktor zvyšující úmrtnost pacientů.
Výzkum publikovaný v odborném časopise pod názvem A metabolic-epigenetic switch governs multicellular cardiac repair following succinate dehydrogenase inhibition se zabývá možnostmi, jak ovlivnit procesy po poškození srdečního svalu skrze cílené metabolické přeprogramování.
Omezení regenerace srdce a role mitochondrií
Současné poznatky naznačují, že ke zlepšení funkce poškozeného srdce nestačí pouze stimulovat dělení srdečních buněk, tedy kardiomyocytů. Regenerace srdce je komplexní proces, který vyžaduje koordinovanou spolupráci různých typů buněk v tkáni. Studie se zaměřila na komplex sukcinátdehydrogenázy, který propojuje cyklus kyseliny citronové s dýchacím řetězcem. Tento proteinový komplex hraje významnou roli při ischemickém poškození a následné reperfuzi.
Vědecký tým zkoumal hypotézu, zda lze dočasnou inhibicí sukcinátdehydrogenázy dosáhnout metabolického přeprogramování srdce do stavu, který je příznivější pro regeneraci. K analýze mechanismů využili metody sekvenování RNA z jednotlivých jader a technologii ATAC-seq, které umožnily podrobný pohled na transkripční a epigenetické změny v různých buněčných populacích.
Specifické účinky na srdeční tkáň
Výsledky experimentů ukázaly, že inhibice podjednotky Sdhb má na srdeční tkáň odlišné účinky v závislosti na typu buněk. Samotná delece Sdhb v kardiomyocytech sice vedla k přechodnému zvýšení jejich proliferace, avšak k funkčnímu zlepšení srdce po infarktu to samo o sobě nevedlo.
Významnější dopad na srdeční funkci měla delece Sdhb v myofibroblastech. U tohoto typu buněk došlo k potlačení aktivace myofibroblastů a následné redukci fibrózy, což vedlo ke zlepšení celkové srdeční činnosti. Výzkum dále identifikoval, že inhibice sukcinátdehydrogenázy podporuje reduktivní mitochondriální metabolismus a vyvolává remodelaci chromatinových stavů v kardiomyocytech i fibroblastech.
Tato zjištění definují sukcinátdehydrogenázu jako regulátor srdeční regenerace, jehož ovlivnění vyžaduje komplexní přístup. Studie potvrzuje, že pro dosažení terapeutického efektu po poškození srdce je nezbytné zohlednit specifické mechanismy, kterými různé buněčné linie přispívají k tvorbě jizevnaté tkáně nebo k její reparaci.