Interakcja pomiędzy tkanką tłuszczową a neuronami współczulnymi przyczynia się do arytmii serca

Niedawne badanie opublikowane w Cell Reports Medicine wykazało związek między częstotliwością epizodów bezdechu w fazie szybkich ruchów gałek ocznych (REM) a stopniem pamięci werbalnej u osób starszych z grupy ryzyka rozwoju choroby Alzheimera. Pamięć werbalna odnosi się do zdolności poznawczych do zatrzymywania i przywoływania informacji przedstawionych ustnie lub w formie pisemnej i jest szczególnie podatna na chorobę Alzheimera.

W badaniu przeprowadzonym przez grupę naukowców z Chin zbadano niezależne powiązania między nasierdziową tkanką tłuszczową a współczulnym układem nerwowym z arytmią serca przy użyciu wspólnej hodowli adipocytów, kardiomiocytów i neuronów współczulnych in vitro. Odkryli, że oś tkanka tłuszczowa-układ nerwowy odgrywa ważną rolę w arytmogenezie.

Nieprawidłowości w tworzeniu i przewodzeniu impulsów elektrycznych spowodowane nieprawidłowościami elektrycznymi lub strukturalnymi serca mogą prowadzić do arytmii serca. Nieprawidłowości te mogą mieć podłoże genetyczne lub być związane z nabytą chorobą serca. Badania wykazały, że neurony współczulne odgrywają znaczącą rolę w patogenezie arytmii serca. Aktywacja nieprawidłowych obwodów elektrycznych i zaburzenia repolaryzacji komór w wyniku niewłaściwej stymulacji współczulnego układu nerwowego są powiązane z migotaniem komór i częstoskurczem, migotaniem przedsionków, a nawet śmiercią sercową.

Ostatnie badania wykazały również, że tkanka tłuszczowa nasierdzia jest silnie powiązana z występowaniem migotania przedsionków, migotanie komór i częstoskurcz komorowy. Ponadto, ponieważ nasierdziowa tkanka tłuszczowa przylega do mięśnia sercowego bez tkanki oddzielającej ich kontakt, cytokiny zapalne i adipokiny wydzielane przez nasierdziową tkankę tłuszczową mogą zmieniać strukturę elektryczną i serce. Nie jest jednak jasne, czy nasierdziowa tkanka tłuszczowa i neurony współczulne oddziałują na siebie i jak ich interakcja wpływa na arytmogenezę.

O badaniu W niniejszym badaniu naukowcy ominęli ograniczenia wynikające z braku odpowiednich modeli chorób ludzkich oraz trudności w uzyskaniu i namnażaniu wystarczających ilości tkanki sercowej, nerwowej i tłuszczowej poprzez wytwarzanie kardiomiocytów, adipocytów i neuronów współczulnych in vitro z komórek macierzystych i ustalenie modeli współhodowli w celu zbadania interakcji między nasierdziową tkanką tłuszczową a neuronami współczulnymi i ich wpływem na kardiomiocyty.

Próbki osocza pobrano z żyły obwodowej i zatoki wieńcowej od 53 uczestników, w tym zdrowych osób z grupy kontrolnej oraz pacjentów z napadowym lub uporczywym migotaniem przedsionków. Tkankę tłuszczową nasierdzia uzyskano także od pacjentów z uporczywym migotaniem przedsionków, którzy przeszli operację na otwartym sercu.

Ludzkie pluripotencjalne komórki macierzyste i indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste pochodzące z adipogennych komórek macierzystych, ludzkich embrionalnych komórek macierzystych i embrionalnych fibroblastów wykorzystano do wytworzenia linii komórkowych i kultur. Do wygenerowania neuronów współczulnych zastosowano strategię indukcji sekwencyjnej, gdzie komórki nerwowe uzyskano z ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych, a następnie hodowano w pożywce różnicującej.

Adipogenne komórki macierzyste hodowano w pożywce do różnicowania adipocytów w celu przeprowadzenia różnicowania adipocytów i uzyskania nasierdziowej tkanki tłuszczowej. Do pomiaru ekspresji białych, brązowych i beżowych markerów tkanki tłuszczowej zastosowano ilościową reakcję łańcuchową polimerazy z odwrotną transkrypcją (qRT-PCR). Do otrzymania kardiomiocytów z ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych zastosowano dwuwymiarową technikę różnicowania jednowarstwowego.

Wyniki Wyniki wykazały, że kardiomiocyty hodowane z nasierdziową tkanką tłuszczową i neuronami współczulnymi wykazywały istotne nieprawidłowości elektryczne, fenotyp arytmii i nieprawidłowości w sygnalizacji jonów wapnia (Ca2+).

Ponadto badanie wykazało, że leptyna wydzielana przez nasierdziową tkankę tłuszczową może aktywować uwalnianie neuropeptydu Y przez neurony współczulne. Neuropeptyd ten wiąże się z receptorem Y1 na kardiomiocytach i powoduje zaburzenia rytmu serca poprzez wpływ na aktywność kinazy białkowej II zależnej od wapnia/kalmoduliny (CaMKII) i wymiennika sód (Na2+)/wapń (Ca2+).

Wnioski Ogólnie rzecz biorąc, wyniki wykazały, że interakcje pomiędzy nasierdziową tkanką tłuszczową a neuronami współczulnymi prowadzą do arytmicznego fenotypu w kardiomiocytach. W badaniu stwierdzono, że fenotyp ten spowodowany jest stymulacją neuronów współczulnych przez leptynę wydzielaną przez adipocyty, co prowadzi do uwolnienia neuropeptydu Y. Neuropeptyd ten wiąże się z receptorem Y1 i wpływa na aktywność CaMKII oraz wymiennika Na2+/Ca2+, powodując zaburzenia pracy serca rytmy.