Interakcje między tkanką tłuszczową a neuronami współczulnymi przyczyniają się do zaburzeń rytmu serca

Niedawne badanie opublikowane w czasopiśmie Cell Reports Medicine wykazało związek między częstością występowania bezdechu podczas fazy REM snu a stopniem upośledzenia pamięci werbalnej u osób starszych, u których występuje ryzyko rozwoju choroby Alzheimera. Pamięć werbalna odnosi się do zdolności poznawczych do zapamiętywania i przypominania sobie informacji przekazywanych ustnie lub pisemnie i jest szczególnie podatna na chorobę Alzheimera.

Badanie przeprowadzone przez grupę naukowców z Chin zbadało niezależne powiązania między nasierdziową tkanką tłuszczową a układem nerwowym współczulnym z arytmią serca, wykorzystując współhodowlę in vitro adipocytów, kardiomiocytów i neuronów współczulnych. Odkryli, że oś tkanka tłuszczowa-układ nerwowy odgrywa ważną rolę w arytmogenezie.

Nieprawidłowości w powstawaniu i przewodzeniu impulsów elektrycznych spowodowane nieprawidłowościami elektrycznymi lub strukturalnymi serca mogą prowadzić do arytmii serca. Nieprawidłowości te mogą być genetyczne lub 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 spowodowane nieodpowiednią stymulacją układu współczulnego były związane z migotaniem komór i tachykardią, migotaniem przedsionków, a nawet śmiercią sercową.

Ostatnie badania wykazały również, że nasierdziowa tkanka tłuszczowa jest ściśle związana z występowaniem migotania przedsionków, migotania komór i częstoskurczu komorowego. 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 sercową. Jednak nie jest jasne, czy nasierdziowa tkanka tłuszczowa i neurony współczulne oddziałują na siebie i w jaki sposób ich oddziaływanie wpływa na arytmogenezę.

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

Próbki osocza pobrano z żyły obwodowej i zatoki wieńcowej od 53 uczestników, w tym zdrowych osób kontrolnych i pacjentów z napadowym lub trwałym migotaniem przedsionków. Tkanka tłuszczowa nasierdziowa została również pobrana od pacjentów z trwałym migotaniem przedsionków, którzy przeszli operację na otwartym sercu.

Ludzkie pluripotentne komórki macierzyste i indukowane pluripotentne komórki macierzyste pochodzące z adipogenicznych komórek macierzystych, ludzkich embrionalnych komórek macierzystych i embrionalnych fibroblastów zostały użyte do ustanowienia linii komórkowych i kultur. Sekwencyjna strategia indukcji została użyta do uzyskania neuronów współczulnych, gdzie komórki nerwowe zostały uzyskane z ludzkich pluripotentnych komórek macierzystych, a następnie hodowane w medium różnicującym.

Komórki macierzyste adipogeniczne hodowano w medium różnicowania adipocytów w celu przeprowadzenia różnicowania adipocytów i wygenerowania nasierdziowej tkanki tłuszczowej. Do pomiaru ekspresji białych, brązowych i beżowych markerów tkanki tłuszczowej zastosowano ilościową reakcję łańcuchową polimerazy z odwrotną transkrypcją (qRT-PCR). Do wygenerowania kardiomiocytów z ludzkich pluripotentnych komórek macierzystych zastosowano dwuwymiarową technikę różnicowania monowarstwowego.

Wyniki Wyniki wykazały, że kardiomiocyty hodowane z tkanką tłuszczową nasierdziową i neuronami współczulnymi, ale nie z żadnym z nich, wykazywały istotne nieprawidłowości elektryczne, fenotyp arytmiczny i zaburzoną sygnalizację jonów wapniowych (Ca2+).

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

Wnioski Ogólnie rzecz biorąc, wyniki wskazały, że interakcje między nasierdziową tkanką tłuszczową a neuronami współczulnymi prowadzą do arytmicznego fenotypu w kardiomiocytach. Badanie wykazało, że ten fenotyp jest spowodowany stymulacją neuronów współczulnych przez leptynę wydzielaną przez adipocyty, co prowadzi do uwolnienia neuropeptydu Y. Ten neuropeptyd wiąże się z receptorem Y1 i wpływa na aktywność CaMKII i wymiennika Na2+/Ca2+, powodując nieprawidłowe rytmy serca.