Det är bara en liten aminosyra, men det gör all skillnad i att skydda hjärtat från de skadliga effekterna av hjärtinfarkt och hjärtsvikt. Forskare från University of Michigan Medical School visar denna aminosyra, som kallas histidin, kan vara nyckeln till en ny terapi för hjärt-kärlsjukdom.
I en studie som publiceras 22 januari i Nature Medicin e som ett förskott webbpublikation, UM forskare beskriver hur de skapat en modifierad form av ett hjärta muskel protein kallat troponin I och hur det bättre hjärtfunktion hos möss och skadade mänskliga hjärtceller . Hemligheten var att använda genteknik för att ersätta en aminosyra som kallas alanin, som finns i den vuxna formen av troponin I, med en histidin från fostrets form av samma protein.
"Det viktigaste fyndet i vår studie var att denna modifierade troponin I protein dramatiskt förbättrad hjärtfunktion under olika förhållanden i samband med hjärt-skador och hjärtsvikt", säger Sharlene dag, MD, biträdande professor i invärtes medicin i UM: s Kardiovaskulära Center och samtidig första författare av Nature Medicine papper.
"Denna studie ger det första beviset att en enda histidin byte i troponin I kan förbättra på kort och lång sikt hjärtfunktion hos laboratoriemöss med hjärtsvikt", säger Joseph M. Metzger, Ph.D. - En professor i molekylär och integrativ fysiologi och of Internal Medicine i UM Medical School. "Det faktum att vi också kunde rädda funktionaliteten av skadade mänskliga hjärtats celler är ett stort steg framåt."
Metzger tror UM ändrade troponin I protein kunde bli grunden för en ny genterapi eller cell-baserad terapi för hjärtsjukdom och hjärtsvikt. Progressiv hjärtsvikt drabbar 4800 tusen amerikaner. Trots de nuvarande medicinska och kirurgiska behandlingar, är dödligheten hög.
Troponin I är en viktig hjärtmuskeln reglerande protein som styr kalcium känslighet hjärtmuskelceller. Förmågan att reagera på kalcium är viktigt, eftersom det är vad får hjärtat att kontraktet effektivt och pumpa blodet genom kroppen. När blodflödet till hjärtat äventyras, t.ex. under en hjärtattack, ackumuleras syra i hjärtats celler - ett tillstånd som kallas acidos. Detta gör att cellerna blir mindre känsliga för kalcium, vilket kan leda slutligen till skador på hjärtat och hjärtsvikt.
Under fosterutvecklingen, fostrets form av troponin I finns i fostrets hjärta, vilket gör den mer resistent än de vuxna hjärtat att de skadliga effekterna av acidos och låga syre som kan uppstå under graviditeten eller förlossningen. Detta innebär att fostrets hjärta stort sett kvar sin förmåga att reagera på kalcium under ogynnsamma förhållanden.
"Strax före eller efter födseln, jag genen för fostrets troponin är avstängd och den vuxna gen slås på", säger Margaret Westfall, Ph.D., en biträdande professor i kirurgi i UM: s Kardiovaskulära Center och samarbete första författare av Nature Medicine papper. "Även den vuxna formen av troponin I är mer mottagliga för skadliga effekter av acidos, har den andra viktiga egenskaper som gör att de vuxna hjärtat att svara på hormoner under träning och perioder av stress."
I huvudsak skapade UM forskare en "genetisk hybrid" av troponin jag att kombinera fördelarna av fostrets och vuxna formen av proteinet. Enligt UM forskare hjälper modifierat protein hjärtat svara på en hård intracellulära miljön genom att öka dess prestanda under perioder av stress.
"Genom att göra denna enda histidin byte i vuxen form av troponin I, vi behåller hormonella lyhördhet och ge skydd mot acidos i samma molekyl," Dag säger. "Flera hjärtsjukdomar kan orsaka acidos i den vuxna hjärtat, framför allt när hjärtat berövas syre och näringsämnen till följd av nedsatt blodflöde -. Ett tillstånd som kallas ischemi När ischemi är långvarig kan det orsaka permanenta skador hjärtmuskeln i form av en hjärtattack. "