Interakce mezi tukovou tkání a sympatickými neurony přispívají k srdečním arytmiím

Nedávná studie publikovaná v časopise Cell Reports Medicine zjistila souvislost mezi četností apnoe během REM spánku (rychlý pohyb očí) a stupněm poruchy verbální paměti u starších dospělých s rizikem vzniku Alzheimerovy choroby. Verbální paměť označuje kognitivní schopnost uchovávat a vybavovat si informace prezentované verbálně nebo písemně a je obzvláště náchylná k Alzheimerově chorobě.

Studie provedená skupinou vědců z Číny zkoumala nezávislé vazby mezi epikardiální tukovou tkání a sympatickým nervovým systémem a srdeční arytmií za použití in vitro kokultivace adipocytů, kardiomyocytů a sympatických neuronů. Zjistili, že osa tuková tkáň-nervový systém hraje důležitou roli v arytmogenezi.

Abnormality ve tvorbě a vedení elektrických impulsů v důsledku elektrických nebo strukturálních abnormalit v srdci mohou vést k srdečním arytmiím. Tyto abnormality mohou být buď genetické, nebo souviset se získaným srdečním onemocněním. Výzkum ukázal, že sympatické neurony hrají významnou roli v patogenezi srdečních arytmií. Aktivace abnormálních elektrických obvodů a poruchy repolarizace komor v důsledku nevhodné stimulace sympatického nervového systému byly spojeny s fibrilací a tachykardií komor, fibrilací síní a dokonce i srdeční smrtí.

Nedávné studie také ukázaly, že epikardiální tuková tkáň úzce souvisí s výskytem fibrilace síní, fibrilace komor a ventrikulární tachykardie. Kromě toho, protože epikardiální tuková tkáň sousedí s myokardem bez tkáně oddělující jejich kontakt, mohou zánětlivé cytokiny a adipokiny vylučované epikardiální tukovou tkání měnit elektrickou a srdeční strukturu. Zda však epikardiální tuková tkáň a sympatické neurony interagují a jak jejich interakce ovlivňuje arytmogenezi, zůstává nejasné.

O studii V této studii vědci překonali omezení spojená s nedostatkem vhodných modelů lidských onemocnění a obtížemi při získávání a rozšiřování dostatečného množství srdeční, nervové a tukové tkáně generováním kardiomyocytů, adipocytů a sympatických neuronů in vitro z kmenových buněk a vytvořením modelů kokultivace pro studium interakcí mezi epikardiální tukovou tkání a sympatickými neurony a jejich vlivu na kardiomyocyty.

Vzorky plazmy byly odebrány z periferní žíly a koronárního sinu od 53 účastníků, včetně zdravých kontrol a pacientů s paroxysmální nebo permanentní fibrilací síní. Epikardiální tuková tkáň byla také odebrána od pacientů s permanentní fibrilací síní, kteří podstoupili operaci srdce na otevřeném srdci.

Pro vytvoření buněčných linií a kultur byly použity lidské pluripotentní kmenové buňky a indukované pluripotentní kmenové buňky odvozené z adipogenních kmenových buněk, lidské embryonální kmenové buňky a embryonální fibroblasty. Pro získání sympatických neuronů byla použita sekvenční indukční strategie, kdy nervové buňky byly odvozeny z lidských pluripotentních kmenových buněk a poté kultivovány v diferenciačním médiu.

Adipogenní kmenové buňky byly kultivovány v adipocytárním diferenciačním médiu za účelem provedení diferenciace adipocytů a generace epikardiální tukové tkáně. Kvantitativní reverzní transkripční polymerázová řetězová reakce (qRT-PCR) byla použita pro měření exprese markerů bílé, hnědé a béžové tukové tkáně. Pro generování kardiomyocytů z lidských pluripotentních kmenových buněk byla použita technika dvourozměrné diferenciace monovrstvy.

Výsledky ukázaly, že kardiomyocyty kultivované s epikardiální tukovou tkání a sympatickými neurony, ale ne s žádným z nich, vykazovaly významné elektrické abnormality, arytmický fenotyp a zhoršenou signalizaci vápníkových iontů (Ca2+).

Studie dále ukázala, že leptin vylučovaný epikardiální tukovou tkání může aktivovat uvolňování neuropeptidu Y sympatickými neurony. Tento neuropeptid se váže na receptor Y1 na kardiomyocytech a způsobuje abnormality srdečního rytmu ovlivněním aktivity proteinkinázy II dependentní na vápníku/kalmodulinu (CaMKII) a výměníku sodíku (Na2+)/vápníku (Ca2+).

Závěr Celkově výsledky naznačují, že interakce mezi epikardiální tukovou tkání a sympatickými neurony vedou k arytmickému fenotypu v kardiomyocytech. Studie ukázala, že tento fenotyp je způsoben stimulací sympatických neuronů leptinem vylučovaným adipocyty, což vede k uvolňování neuropeptidu Y. Tento neuropeptid se váže na receptor Y1 a ovlivňuje aktivitu CaMKII a výměníku Na2+/Ca2+, což způsobuje abnormální srdeční rytmy.