أدلة جديدة حول كيفية تكوين القلب للشرايين

تمكن فريق بحثي بقيادة الدكتورة إيلينا كانو في مختبر البيولوجيا الوعائية التكاملية للأستاذ هولجر جيرهاردت في مركز ماكس ديلبروك في برلين من توضيح الآلية التي تتشكل بها الشرايين الجديدة في القلب.

يملأ هذا الاكتشاف، الذي نُشر في مجلة Circulation Research، فجوة مهمة في فهمنا لكيفية تطور الشرايين التاجية ويمكن أن يساعد في تحسين العلاجات التي تهدف إلى علاج الضرر الذي يلحق بعضلة القلب بسبب نوبة قلبية أو سكتة دماغية - الأسباب الرئيسية للوفاة والإعاقة في جميع أنحاء العالم.

يمكن أن تؤدي النوبة القلبية أو السكتة الدماغية إلى موت الأنسجة داخل عضلة القلب، وفق ما أكده موقع ميديكال إكسبريس.

نتيجة لذلك، يقل تدفق الدم إلى القلب، مما يؤدي إلى الإعاقة الدائمة.

وعلى الرغم من أن بعض الأنسجة تلتئم تلقائيًا عن طريق نمو أوعية دموية جديدة، إلا أن المدى غالبًا ما يكون غير كافٍ لاستعادة إمداد الدم تمامًا.

تركز العلاجات الحالية على إدارة الأعراض وإبطاء أمراض القلب.

وقد حاول الباحثون طرقًا مختلفة لتحفيز الأوعية الدموية الجديدة على النمو في أنسجة القلب التالفة، لكنهم لم يتمكنوا من إنشاء شبكة أوعية دموية مستقرة وناضجة تعمل على تحسين وظيفة القلب، كما يقول كانو.

ومن بين العيوب الرئيسية عدم وجود فهم أعمق للإشارات الجزيئية والخلوية والبنيوية المعقدة التي تستخدمها الخلايا الوعائية لبناء شبكة هرمية من الأوعية الدموية.

تسلسل الخلية الواحدة

أثناء دراستها لكيفية تكوين الأوعية الدموية في الأنسجة، اكتشفت كانو نوعًا من الخلايا ما قبل الشريانية في عيناتها يبدو أنها تلعب دورًا رئيسيًا في نمو الشرايين الجديدة.

وقد سبق لباحثين آخرين الإبلاغ عن هذه الخلايا ما قبل الشريانية. لكن كانو أرادت دراستها باستخدام تكنولوجيا جديدة.

وباستخدام تسلسل الخلية الواحدة لتحليل النسخ الجيني للخلايا القلبية المأخوذة من الفئران في مراحل مختلفة من النمو، أظهر فريق الباحثين أن هذه الخلايا الشريانية القلبية تتطور من "خلايا طرفية" - وهي خلايا متخصصة تستشعر الإشارات البيئية لدفع الأوعية النامية في اتجاهات محددة.

كما استخدم الفريق أيضًا رسم خرائط مكانية زمنية ثلاثية الأبعاد لتأكيد نتائجهم. وعلاوة على ذلك، أظهروا أن هذه الخلايا الشريانية كانت "مُعَلَّمَة" بالفعل لتتطور إلى خلايا شريانية، وهو ما يكذب التفكير الحالي حول كيفية تطور الشرايين.

كان من المعتقد أن الشرايين الجديدة تشكل خصائصها الفريدة، مثل الطول والقطر، بناءً على إشارات ميكانيكية بحتة، مثل سرعة السائل المتدفق عبرها.

ومع ذلك، يقول كانو: "تُظهر هذه الدراسة أن الخلايا ما قبل الشريانية تمتلك بالفعل خصائص الشرايين قبل أن يتدفق أي سائل عبرها".

كما أعاد الباحثون تحليل بيانات خلية واحدة منشورة سابقًا جمعها باحثون في المملكة المتحدة من أنسجة قلب جنينية بشرية، ثم قارنوها ببياناتهم الخاصة التي جمعوها من أنسجة قلب فأر تضررت بسبب نوبة قلبية. ووجدوا أن الشرايين الجديدة تشكلت في الأنسجة الجنينية البشرية من خلال نفس الآلية التي تحدث بعد الضرر الناجم عن نوبة قلبية في الفئران.

ويقول كانو: "لقد أظهرنا أن هذه الآلية لا يتم الحفاظ عليها بين الفئران والبشر أثناء التطور فحسب، بل إنها تستمر أيضًا طوال الحياة وتصبح نشطة بعد الإصابة بنوبة قلبية ".

الآثار المترتبة على العلاج

يقول كانو إن فهم كيفية تشكل الشرايين التاجية وتجددها بشكل طبيعي يفتح المجال أمام تطوير علاجات تعمل على تحفيز هذه المسارات التجديدية، مما قد يؤدي إلى عكس تلف عضلة القلب.

يقول جيرهاردت: "الآن نعلم أن الأمر لا يقتصر على تدفق الدم الذي يرسل إشارات إلى الخلايا البطانية الوعائية لكي تتحول إلى شرايين، بل إن الخلايا الطرفية تتحول إلى خلايا ما قبل الشريانية لكي تتحول في النهاية إلى شرايين، ومن المدهش أننا وجدنا أن الخلايا الطرفية ليست كلها قادرة على تكوين الشرايين، وهو ما يزيد من احتمال زيادة هذه المجموعة من الخلايا بشكل انتقائي لأغراض علاجية".

ويضيف كانو: "إنها خطوة إلى الأمام. إنها آلية جديدة يمكننا تعديلها أثناء عملية التجديد لمعرفة ما إذا كان بوسعنا تكوين شرايين جديدة لاستعادة إمدادات الدم بشكل مثالي".