Κάθε κύτταρο καρδιακού μυός, ή καρδιομυοκύτταρο, είναι γεμάτο με μικροσκοπικές, περίπλοκες δομές που ονομάζονται δυάδες. Οι δυάδες είναι σαν μαέστροι ορχήστρας: Συντονίζουν τα εισερχόμενα ηλεκτρικά σήματα με την απελευθέρωση ασβεστίου στους μυς, προκαλώντας συστολή. Όταν οι δυάδες λειτουργούν σωστά, τα διαφορετικά τμήματα του καρδιακού μυός συστέλλονται από κοινού. όταν δεν το κάνουν, οι καρδιακοί παλμοί μπορεί να είναι πολύ αδύναμοι ή να διαταραχθεί ο καρδιακός ρυθμός. Οι δυάδες είναι γνωστό ότι είναι αποδιοργανωμένες σε πολλούς τύπους παθήσεων του καρδιακού μυός, όπως η διατατική και η ισχαιμική μυοκαρδιοπάθεια. Αλλά το πώς αναπτύσσουν την περίπλοκη αρχιτεκτονική τους και τι τις οδηγεί στην αποδιοργάνωση ήταν ένα μυστήριο. Νέα έρευνα με επικεφαλής τον William Pu, MD, διευθυντή της Μεταφραστικής Καρδιαγγειακής Έρευνας στο Νοσοκομείο Παίδων της Βοστώνης, εντοπίζει μια κρίσιμη πρωτεΐνη που οργανώνει και συγκρατεί τις δυάδες.
Όταν ο Pu και οι συνεργάτες του απέκλεισαν αυτήν την πρωτεΐνη, που ονομάζεται CMYA5 ή myospryn, στις κοιλίες ποντικού, η αρχιτεκτονική της δυάδας διαταράχθηκε. Το ίδιο και η απελευθέρωση ασβεστίου. Όταν ασκούσαν μηχανική πίεση στον καρδιακό μυ των ζώων, προσομοιώνοντας τη στένωση της αορτής ή τη χρόνια υπέρταση, ο μυς δεν μπορούσε να ανεχθεί την υπερφόρτωση. Οι κοιλίες των ζώων παρουσίασαν δυσλειτουργία στο υπερηχοκαρδιογράφημα και αυξήθηκαν σε μέγεθος. «Πιστεύουμε ότι το CMYA5, ή η ρύθμισή του, είναι πιθανώς μη φυσιολογικό σε καρδιακή μυϊκή νόσο», λέει ο Pu. «Εάν μπορούσαμε να επιβεβαιώσουμε ότι αυτή η πρωτεΐνη διαταράσσεται στην ανθρώπινη καρδιακή νόσο και να δείξουμε πώς διαταράσσεται, θα μπορούσαμε να αρχίσουμε να σκεφτόμαστε τρόπους για να διατηρήσουμε τη δομή και τη λειτουργία της δυάδας».
Ανατομία δυάδας
Ο καρδιακός μυϊκός ιστός αποτελείται από σαρκομερή, χορδές συσταλτικών μονάδων που είναι αγκυρωμένες και χωρισμένες με γραμμές Ζ. Οι δυάδες τοποθετούνται στις γραμμές Z σε τακτά χρονικά διαστήματα. Αποτελούνται από δύο κύρια στοιχεία: Τ-σωληνάρια (προεξοχές της κυτταρικής μεμβράνης στο κύτταρο του καρδιακού μυός που μεταφέρουν το ηλεκτρικό σήμα) και το σαρκοπλασματικό δίκτυο (jSR). Το jSR απελευθερώνει ασβέστιο μέσω υποδοχέων ρυανοδίνης για να ξεκινήσει η συστολή. Για να κατανοήσουν καλύτερα τα συστατικά των δυάδων, ο Pu και οι συνεργάτες του μελέτησαν κοιλιακά καρδιομυοκύτταρα σε ζωντανά ποντίκια, αναζητώντας συγκεκριμένες πρωτεΐνες που ήταν ιδιαίτερα άφθονες κοντά στις δυάδες. Αυτό τους οδήγησε στο CMYA5. Στη συνέχεια έδειξαν ότι το CMYA5 ρυθμίζει τη σταδιακή διαδικασία συναρμολόγησης και τοποθέτησης της δυάδας μέσα στα καρδιομυοκύτταρα.
“Το CMYA5 είναι σαν ένα πρόσδεμα που συγκρατεί τη γραμμή Z και το jSR μαζί”, εξηγεί ο Pu. “Πιστεύουμε ότι κάτι δεν πάει καλά με αυτό το πρόσδεμα για να συμβάλει στην ασθένεια. Δείξαμε επίσης ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ του CMYA5 και του jSR βοηθά στη ρύθμιση του υποδοχέα ρυανοδίνης, ο οποίος είναι σημαντικός για τη λειτουργία και την υγεία των καρδιακών μυϊκών κυττάρων. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο Nature Communications.