A szívatlasz - TUM
Az egészséges szív az élet során körülbelül kétmilliárdszor dobog. Ezt több mint 10 000 fehérje biztosítja. A Max Planck Biokémiai Intézet (MPIB) és a Müncheni Német Szívközpont, a Müncheni Műszaki Egyetem (TUM) kutatói most feljegyezték, hogy melyik sejttípusban melyik és hány egyedi fehérje van jelen. Megalkották az egészséges emberi szív első szívatlaszát, az úgynevezett szívproteomot. Ily módon a jövőben kiderülnek a különbségek a beteg és az egészséges szívek között.
A fehérjék a sejt molekuláris gépei, és számos funkciót töltenek be. Összeszerelési utasításaik, a DNS felhasználásával készülnek. Ha DNS vagy fehérje szinten változások következnek be, akkor betegségek alakulhatnak ki. Annak érdekében, hogy az ilyen változásokat felismerjék a szívbetegség okaként, fontos tudni, hogy mely fehérjék vannak jelen az egészséges szívben és milyen mennyiségben.
A szív fehérje térképe
Egy müncheni kutatócsoport most megjelent egy ilyen fehérje atlaszt a szív számára a „Nature Communications” c. Ehhez a tudósok meghatározták a sejtek teljes fehérjetartalmát a szív minden régiójában, például szívbillentyűkben, szívkamrákban és a legfontosabb erekben. Megvizsgálták a fehérje összetételét a szív három különböző sejttípusában: a szív fibroblasztjaiban, a simaizom sejtjeiben és az endothel sejtekben. Mint egy térképen, képes volt megmutatni a fehérjék eloszlását a különböző szívterületeken. A tömegspektrometria segítségével csaknem 11 000 különböző fehérjét lehetett azonosítani az egész szívben.
Korábbi tanulmányok többnyire csak az egyes sejttípusokra vagy a beteg szívből származó szövetekre koncentráltak. "Ez két problémát hoz magával" - magyarázza Sophia Doll, az MPIB és a tanulmány első szerzője. "Először is, ezek az eredmények nem adtak átfogó képet a szívről annak minden különböző régiójával és szövetével, másrészt az egészséges szívből származó adatok gyakran hiányoztak az összehasonlításhoz. Tanulmányunk mindkét problémát megoldotta. Az adatok referenciaként felhasználhatók a jövőbeni tanulmányok során. "
„A szívünk fehérje atlaszának megtekintése azt mutatja, hogy minden egészséges szív nagyon hasonlóan működik. Hasonló fehérjekompozíciót tudtunk mérni az egyes régiókban, ami csak néhány egyéni különbséget mutatott ”- mondja Sophia Doll. Az is meglepő volt, hogy a szív jobb és bal fele egyforma, bár különböző feladatokat látnak el. A jobb fele oxigénszegény vért juttat a tüdőbe, a bal fele pedig az oxigénben gazdag vért a tüdőből a testbe.
Beteg és egészséges: felismeri az egyéni különbségeket
A következő lépésben a szerzők azt próbálták tesztelni, hogy a beteg szívekben bekövetkező változások is kimutathatók-e az egészséges szívből származó adatok segítségével kontrollként. Összehasonlították értékeiket pitvarfibrillációban szenvedő betegek szívproteomjaival, ami nagyon gyakori szívritmuszavar. Az eredmények valójában képesek voltak a betegség okának kezdeti jelzésére: a beteg szív szövete a sejtek energiaellátásáért felelős fehérjék tekintetében különbözött leginkább.
Az összehasonlítás újabb érdekes eredményt hozott: Bár az energia-anyagcsere fehérjéi minden betegnél megváltoztak, mindegyiknél voltak egyedi változások. „Ezek az eredmények megmutatják, mennyire fontos a személyre szabott orvoslás. Bár minden betegnek nagyon hasonló tünetei vannak, az adatok alapján azt látjuk, hogy minden betegnek más és más a mögöttes molekuláris diszfunkciója. A jövőben, különösen a szívgyógyászatban, meg kell tanulnunk felismerni és kezelni az ilyen egyéni különbségeket. ”- mondja dr. Markus Krane, a Müncheni Német Szívközpont szív- és érrendszeri sebészeti klinikájának igazgatóhelyettese.
Csaknem 11 000 fehérje kevesebb, mint két nap alatt
A Müncheni Német Szívközpont Kardiovaszkuláris Sebészeti Klinikáján (igazgató: Prof. Rüdiger Lange) Markus Krane és munkatársai jóval több mint 150 szövetmintát gyűjthettek több mint 60 szívműtétből és törvényszéki orvosi mintákból. A különféle sejttípusokat komplex sejttenyésztési folyamatokban lehetett beszerezni belőle. Csak ez a nagy mennyiségű szívanyag tette lehetővé a szív egyes területeinek ilyen pontos vizsgálatát. Prof. Matthias Mann, az MPIB „Proteomika és jeltovábbítás” csoportjának vezetője csapatával együtt elvégezte a kiterjedt tömegspektrometriai méréseket. A tömegspektrometria és a mintafeldolgozás továbbfejlesztése miatt a tudósok jó úton járnak a személyre szabott orvoslás felé.
Az MPIB csapata nagy jelentőséget tulajdonított a pontos, megismételhető és gyors elemzési módszernek. A mérési folyamat javult, hogy a szív teljes régiója kevesebb mint két nap alatt mérhető legyen - kétszer olyan gyorsan, mint korábban. Ez különösen fontos a betegeknél történő alkalmazás esetén.
Az adatok hamarosan elérhetőek lesznek a nyílt MaxQB adatbázisban.
kiadvány:
S. Doll, M. Dreßen, P. E. Geyer, D. Itzhak, C. Braun, S. Doppler, F. Meier, M.-A. Deutsch, H. Lahm, R. Lange, M. Krane, M. Mann, Az emberi szív régió- és sejttípusú felbontott kvantitatív proteomikus térképe, Nature Communications, 2017. november, DOI: 10.1038/s41467-017-01747-2