Tại sao con người không thể tái tạo trái tim như loài sa giông

Các nhà khoa học nghiên cứu về tế bào gốc ở Đại học UCLA, Hoa Kỳ, đã lần đầu tiên khám phá ra: Bởi vì cơ thể người lớn hơn nhiều so với loài sa giông và kỳ nhông, cho nên, chúng ta cần co tim nhiều hơn để duy trì huyết áp tối ưu và lưu thông. Kết quả là tế bào cơ tim của người trưởng thành (các tế bào cơ tim chuyên biệt hóa) đã bị mất khả năng sinh sôi nảy nở một cách nhanh chóng. Phát hiện này giúp lý giải nguyên do tại sao trái tim con người có rất ít khả năng tái sinh.

Loài Sa giông,

Nghiên cứu trên, được thực hiện trong các dòng tế bào và chuột, có thể dẫn đến sự ra đởi của phương pháp tái lập trình những tế bào cơ tim ngay bên trong trái tim của bệnh nhân, nhằm tạo ra những tế bào cơ tim mới khỏe mạnh để thay thế những tế bào cơ tim bị hư hỏng, theo bác sĩ Robb MacLellan, một nhà nghiên cứu làm việc tại Trung tâm nghiên cứu tế bào gốc và Y học tái sinh Eli và Edythe Broad, Đại học UCLA, Hoa Kỳ và là tác giả chính của nghiên cứu.

Không giống như các loài sa giông và kỳ nhông, cơ thể của người trưởng thành không thể tự phát mọc lại các bộ phận bị hư hỏng như trái tim. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây cho thấy rằng động vật có vú có khả năng tái tạo tim, nhưng chỉ trong một thời gian rất ngắn, trong tuần đầu tiên của cuộc sống.

Nếu cơ thể chúng ta đã từng làm điều đó một lần, theo bác sĩ MacLellan, thì chúng ta cần đào sâu nghiên cứu để phục hồi lại khả năng đó.

Kết quả của nghiên cứu này đã được đăng tải trên Tạp chí Cell Biology, số ra ngày 8 tháng 8 năm 2011.

MacLellan cho rằng có thể tác động làm đảo ngược đồng hồ sinh học của tế bào tới thời điểm khi mà các tế bào cơ tim có khả năng sinh sôi nảy nở nhanh chóng và tự mọc lại cơ tim.

"Những loài kỳ nhông và những sinh vật cấp thấp có khả năng tái sinh các tế bào cơ tim, hoặc đưa các tế bào cơ tim trở lại trạng thái trước đó nguyên thủy hơn, cho phép các tế bào cơ tim này trở lại chu kỳ tự sinh sôi nẩy nở nhanh chóng, và tạo ra cơ tim mới," theo MacLellan. "Trong các loài động vật có vú, cơ thể người đã đánh mất tiềm năng này. Nếu chúng ta biết làm thế nào để khôi phục lại, hoặc biết lý do tại sao các tế bào cơ tim của người trưởng thành không thể làm điều đó, chúng ta có thể cố gắng tìm ra một cách thức để sử dụng các phương pháp tự nhiên nhằm tái tạo trái tim."

Trong quá trình phát triển của cơ thể người, các tế bào cơ tim được hình thành từ các tế bào gốc tổ tiên, và những tế bào cơ tim này đã tự sinh sôi nảy nở để hình thành trái tim. Một khi trái tim được hình thành, các tế bào cơ tim này sẽ tự chuyển đổi từ các tế bào chưa trưởng thành thành tế bào trưởng thành và không còn khả năng tự sinh sôi nảy nở.

Quá trình này không xảy ra với loài Sa giông và kỳ nhông vốn có những tế bào cơ tim có thể quay trở lại giữa giai đoạn tế bào cơ tim trưởng thành và chưa trưởng thành hay nguyên thủy, để tiếp tục gia nhập vào chu kỳ tế bào cơ tim tự sinh sôi nảy nở nhanh chóng và thay thế các tế bào bị thiệt hại. Sau khi thiệt hại được sửa chữa, các tế bào cơ tim tự phục hồi trở lại, và trở thành các tế bào trưởng thành.

MacLellan tin rằng lý do cơ thể người không thể làm điều này là khá đơn giản: Khi các tế bào cơ tim của người đang ở trong trạng thái nguyên thủy thì chúng không thích hợp cho việc co lại, trong khi đây lại là chức năng quan trọng của tim. Bởi vì cơ thể người lớn hơn nhiều so với loài sa giông và kỳ nhông, chúng ta cần co tim nhiều hơn để duy trì huyết áp tối ưu và lưu thông.

"Chính cách thức mà cơ thể người phát triển, để duy trì huyết áp và lưu lượng máu, kết quả là cơ thể chúng ta đã phải từ bỏ khả năng tự tái tạo cơ tim," MacLellan cho biết. "Đây thực sự là một sự đánh đổi để có một trái tim khỏe mạnh với những cơ tim hoạt động hiệu quả."

MacLellan cho biết rằng bằng cách tạm thời dở bỏ các protein ngăn chặn cơ chế chu kỳ tế bào, nhằm giúp cho các tế bào cơ tim của người trưởng thành gia nhập lại chu kỳ tế bào và quay trở lại đến trạng thái mà chúng có thể tự sinh sôi nảy nở nhanh chóng. Những phương pháp điều trị sẽ cần phải làm đảo ngược các tác động của các protein thao tác, cho đến khi thiệt hại được sửa chữa. Sau đó các tế bào cơ tim sẽ được trưởng thành một lần nữa và hỗ trợ trong việc co cơ tim với cơ tim khỏe mạnh mới được tái sinh.

Hiện nay, MacLellan đang tìm cách sử dụng các hạt nano để đưa các RNA can thiệp vào sâu bên trong trái tim nhằm loại bỏ các protein thao tác giữ cho các tế bào cơ tim trưởng thành.

Khi một cơn đau tim xảy ra, một phần của cơ quan bị ngắt oxy, làm cho một số các tế bào cơ tim bị chết và kết quả là mô sẹo. Thật dễ dàng để xác định vị trí các khu vực bị hư hỏng của tim, và nếu có một cách thức nào đó có thể được phát triển để tái lập trình lại các tế bào cơ tim của bệnh nhân, hệ thống các protein thao tác (giữ cho các tế bào cơ tim trưởng thành) có thể được tiêm vào vùng bị tổn thương, tác động trở lại các tế bào cơ tim đang ở trạng thái nguyên thủy và thay thế các tế bào cơ tim chết bằng tế bào cơ tim mới khỏe mạnh, MacLellan cho biết.

"Chúng ta đã nói về khả năng tái tạo của các sinh vật cấp thấp trong một thời gian dài và lý do tại sao điều này không xảy ra ở người," MacLellan nói. "Đây là nghiên cứu đầu tiên cung cấp một lý do và cơ chế để giải đáp thắc mắc trên."

Tôi đã nghe nói nhiều về việc sử dụng tế bào gốc phôi người hoặc tái lập trình tế bào gốc đa năng cảm ứng để tạo lại trái tim. Tuy nhiên, chưa có ai biết rõ cần tái sinh bao nhiêu và những lợi ích thật sự nhận được.

"Từ quan điểm của tôi, đây là một cơ chế có khả năng tái tạo các tế bào cơ tim mà không cần phải thu hoạch hoặc mở rộng các tế bào gốc," MacLellan cho biết. "Mỗi người sẽ sử dụng nguồn tế bào cơ tim của chính mình trong quá trình tự tái sinh tế bào cơ tim mới khỏe mạnh."

Nghiên cứu này được thực hiện trong 5 năm và nhận được tài trợ từ Viện Y tế quốc gia Hoa Kỳ.