Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ λιπώδους ιστού και συμπαθητικών νευρώνων συμβάλλουν στις καρδιακές αρρυθμίες

Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Cell Reports Medicine διαπίστωσε μια σύνδεση μεταξύ της συχνότητας των επεισοδίων άπνοιας κατά τη διάρκεια του ύπνου ταχείας κίνησης των ματιών (REM) και του βαθμού εξασθένησης της λεκτικής μνήμης σε ηλικιωμένους ενήλικες που διατρέχουν κίνδυνο εμφάνισης νόσου Αλτσχάιμερ. Η λεκτική μνήμη αναφέρεται στη γνωστική ικανότητα διατήρησης και ανάκλησης πληροφοριών που παρουσιάζονται προφορικά ή γραπτά και είναι ιδιαίτερα ευάλωτη στη νόσο Αλτσχάιμερ.

Μια μελέτη που διεξήχθη από μια ομάδα επιστημόνων από την Κίνα εξέτασε τις ανεξάρτητες συνδέσεις μεταξύ του επικαρδιακού λιπώδους ιστού και του συμπαθητικού νευρικού συστήματος με την καρδιακή αρρυθμία χρησιμοποιώντας in vitro συνκαλλιέργεια λιποκυττάρων, καρδιομυοκυττάρων και συμπαθητικών νευρώνων. Διαπίστωσαν ότι ο άξονας λιπώδους ιστού-νευρικού συστήματος παίζει σημαντικό ρόλο στην αρρυθμογένεση.

Οι ανωμαλίες στον σχηματισμό και την αγωγή ηλεκτρικών ερεθισμάτων λόγω ηλεκτρικών ή δομικών ανωμαλιών στην καρδιά μπορούν να οδηγήσουν σε καρδιακές αρρυθμίες. Αυτές οι ανωμαλίες μπορεί να είναι είτε γενετικές είτε να σχετίζονται με επίκτητη καρδιακή νόσο. Έρευνες έχουν δείξει ότι οι συμπαθητικοί νευρώνες παίζουν σημαντικό ρόλο στην παθογένεση της καρδιακής αρρυθμίας. Η ενεργοποίηση μη φυσιολογικών ηλεκτρικών κυκλωμάτων και οι διαταραχές στην κοιλιακή επαναπόλωση λόγω ακατάλληλης διέγερσης του συμπαθητικού νευρικού συστήματος έχουν συσχετιστεί με κοιλιακή μαρμαρυγή και ταχυκαρδία, κολπική μαρμαρυγή, ακόμη και καρδιακό θάνατο.

Πρόσφατες μελέτες έχουν επίσης δείξει ότι ο επικαρδιακός λιπώδης ιστός σχετίζεται στενά με την εμφάνιση κολπικής μαρμαρυγής, κοιλιακής μαρμαρυγής και κοιλιακής ταχυκαρδίας. Επιπλέον, επειδή ο επικαρδιακός λιπώδης ιστός βρίσκεται δίπλα στο μυοκάρδιο χωρίς ιστό που να χωρίζει την επαφή τους, οι φλεγμονώδεις κυτοκίνες και οι αδιποκίνες που εκκρίνονται από τον επικαρδιακό λιπώδη ιστό μπορεί να μεταβάλλουν την ηλεκτρική και καρδιακή δομή. Ωστόσο, παραμένει ασαφές εάν ο επικαρδιακός λιπώδης ιστός και οι συμπαθητικοί νευρώνες αλληλεπιδρούν και πώς η αλληλεπίδρασή τους επηρεάζει την αρρυθμογένεση.

Σχετικά με τη μελέτη Στην παρούσα μελέτη, οι επιστήμονες ξεπέρασαν τους περιορισμούς που παρουσίαζε η έλλειψη κατάλληλων μοντέλων ανθρώπινων ασθενειών και η δυσκολία στην απόκτηση και επέκταση επαρκών ποσοτήτων καρδιακού, νευρικού και λιπώδους ιστού, παράγοντας καρδιομυοκύτταρα, λιποκύτταρα και συμπαθητικούς νευρώνες in vitro από βλαστοκύτταρα και δημιουργώντας μοντέλα συνκαλλιέργειας για να μελετήσουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του επικαρδιακού λιπώδους ιστού και των συμπαθητικών νευρώνων και τις επιδράσεις τους στα καρδιομυοκύτταρα.

Δείγματα πλάσματος ελήφθησαν από την περιφερική φλέβα και τον στεφανιαίο κόλπο 53 συμμετεχόντων, συμπεριλαμβανομένων υγιών μαρτύρων και ασθενών με παροξυσμική ή μόνιμη κολπική μαρμαρυγή. Επικαρδιακός λιπώδης ιστός ελήφθη επίσης από ασθενείς με μόνιμη κολπική μαρμαρυγή που είχαν υποβληθεί σε ανοιχτή καρδιοχειρουργική επέμβαση.

Για τη δημιουργία κυτταρικών σειρών και καλλιεργειών χρησιμοποιήθηκαν ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα και επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα που προέρχονται από λιπογενή βλαστοκύτταρα, ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα και εμβρυϊκούς ινοβλάστες. Για τη δημιουργία συμπαθητικών νευρώνων χρησιμοποιήθηκε μια στρατηγική διαδοχικής επαγωγής, όπου νευρικά κύτταρα προήλθαν από ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα και στη συνέχεια καλλιεργήθηκαν σε μέσο διαφοροποίησης.

Τα λιπογενή βλαστοκύτταρα καλλιεργήθηκαν σε μέσο διαφοροποίησης λιποκυττάρων για να πραγματοποιηθεί διαφοροποίηση λιποκυττάρων και να δημιουργηθεί επικαρδιακός λιπώδης ιστός. Χρησιμοποιήθηκε ποσοτική αντίστροφη μεταγραφή αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (qRT-PCR) για τη μέτρηση της έκφρασης λευκών, καφέ και μπεζ δεικτών λιπώδους ιστού. Χρησιμοποιήθηκε μια τεχνική δισδιάστατης μονοστοιβαδικής διαφοροποίησης για τη δημιουργία καρδιομυοκυττάρων από ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα.

Αποτελέσματα Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα καρδιομυοκύτταρα που καλλιεργήθηκαν με επικαρδιακό λιπώδη ιστό και συμπαθητικούς νευρώνες, αλλά όχι με κανέναν από τους δύο, εμφάνισαν σημαντικές ηλεκτρικές ανωμαλίες, αρρυθμικό φαινότυπο και μειωμένη σηματοδότηση ιόντων ασβεστίου (Ca2+).

Επιπλέον, η μελέτη έδειξε ότι η λεπτίνη που εκκρίνεται από τον επικαρδιακό λιπώδη ιστό μπορεί να ενεργοποιήσει την απελευθέρωση του νευροπεπτιδίου Υ από τους συμπαθητικούς νευρώνες. Αυτό το νευροπεπτίδιο συνδέεται με τον υποδοχέα Υ1 στα καρδιομυοκύτταρα και προκαλεί ανωμαλίες του καρδιακού ρυθμού επηρεάζοντας τη δραστηριότητα της πρωτεϊνικής κινάσης II που εξαρτάται από το ασβέστιο/καλμοδουλίνη (CaMKII) και του ανταλλάκτη νατρίου (Na2+)/ασβεστίου (Ca2+).

Συμπέρασμα Συνολικά, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ του επικαρδιακού λιπώδους ιστού και των συμπαθητικών νευρώνων οδηγούν σε αρρυθμικό φαινότυπο στα καρδιομυοκύτταρα. Η μελέτη έδειξε ότι αυτός ο φαινότυπος προκαλείται από τη διέγερση των συμπαθητικών νευρώνων από τη λεπτίνη που εκκρίνεται από τα λιποκύτταρα, η οποία οδηγεί στην απελευθέρωση του νευροπεπτιδίου Υ. Αυτό το νευροπεπτίδιο συνδέεται με τον υποδοχέα Υ1 και επηρεάζει τη δραστηριότητα του CaMKII και του ανταλλάκτη Na2+/Ca2+, προκαλώντας μη φυσιολογικούς καρδιακούς ρυθμούς.