Bilim İnsanları İnsan Kalbinin ‘En Ayrıntılı Haritasını’ Oluşturdu
Daha geçen hafta bilim insanları bize vücudumuzun üç ana organının şimdiye kadarki en detaylı ve ayrıntılı resmini sundu. Bağırsak hücrelerinin komşuluğundan yeni yaşamın tasarımcılarına kadar, hücrelerin nasıl organize olduğunu ve birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini gördük.
Şimdi de bilim insanlarından oluşan bir ekip, kalp atışının gerçekleştiği özel doku da dahil olmak üzere insan kalbinin en ayrıntılı hücre kataloğunu oluşturdu.
İnsan vücudundaki her hücre tipinin haritasını çıkarmayı amaçlayan İnsan Hücre Atlası konsorsiyumunun bir parçası olarak, İngiltere ve Almanya’daki farklı enstitülerden araştırmacılar, insan kalbinin sekiz bölgesini ve kalbin hareket etmesine ve enfeksiyondan korunmasına yardımcı olan 75 farklı hücreyi haritalandırdı Kalbin durumunun profili çıkarılır.
Bu harita çoğumuzun görsel olarak anlayabileceği bir şey değil. Daha çok hücre tiplerinin ve bunların aktif genlerinin moleküler bir kataloğu gibidir ve kalbin ritmini etkileyen hastalıkları ve diğer durumları anlamamıza yardımcı olabilir.
Atan göğsünüzde hissedebileceğiniz gibi, kalp hareket halindeki bir kastır ve elektriksel uyarılar onu harekete geçirir. Kalbin kasılması, kalp pili adı verilen hücrelerden gelen elektriksel uyarılarla tetiklenen kalp kası hücrelerinin toplu hareketinden kaynaklanır.
Bu kalp pili hücreleri çoğunlukla kalbin sinüs düğümünde bulunur. Sinüs düğümü, birbirine bağlı başka düğümler ve hücre demetleri de içeren kardiyak iletim sisteminin bir parçasıdır, ancak bilim insanları bunu tam olarak anlamamaktadır.
Kardiyak ritim bozuklukları konusunda uzmanlaşmış bir kardiyolog ve çalışmanın başyazarı olan James Cranley, “Kalp iletim sistemi, kalbin düzenli ve koordineli bir şekilde atması için önemlidir” diyor. ‘Ancak bunu oluşturan hücreler yeterince anlaşılamamıştır.
Bu hücre tiplerini daha ayrıntılı olarak ortaya çıkarmak için Dr. Cranley ve meslektaşları, DNA’da kodlanan genetik talimatların tek tek hücreler tarafından nasıl okunduğunu deşifre etmek için tek hücre transkriptomik yöntemlerini kullandılar.
Yöntem, organ nakli için uygun olmayan ancak bu çalışma için değerli olan 25 donör kalbinden alınan doku örneklerine uygulandı ve 700.000’den fazla tekil hücre ve çekirdek analiz edildi.
Ekip, birkaç sağlıklı donörden alınan farklı kalp hücresi kümelerini haritalandırarak, glial hücrelerle yakından ilişkili kalp pili hücrelerini keşfetti.
Glial hücreler genellikle beyin ve sinir sistemindeki nöronları destekler. Bununla birlikte, sinüs düğümü ve atriyoventriküler düğümün yanı sıra kalbin atriyoventriküler demetinde, glial hücrelerin kalp pili hücrelerinin sinyalizasyon sürecini desteklediği bulunmuştur.
Kalp pili hücreleri, sinir hücrelerinin sinapsta birbirine bağlanmasıyla aynı şekilde glial hücreler tarafından ‘sarılmıştır’.
Araştırmacılar donör kalbinin dış katmanını da inceledi. Burada, kalbi yakındaki akciğerlerdeki enfeksiyondan korumak için antikor üreten plazma hücreleri adı verilen bağışıklık hücreleri buldular.
Dr. Cranley ve meslektaşları, kalbin kas dokusu olan miyokardiyumda, stres ve enflamasyona karşı özellikle hassas görünen bir hücre popülasyonu tespit etti.
Bu hücreler, enflamatuar sinyal molekülleri için reseptörleri kodlayan çok sayıda gene sahipti ve kalp yetmezliği ile ilişkili yüksek seviyelerde peptit ifade ediyordu.
İngiltere’deki Wellcome Sanger Enstitüsü’nde kardiyak genomik araştırmacısı olan yardımcı araştırmacı Kazumasa Kanamaru, “Bu hücreleri bireysel gen düzeyinde anlamak, kalp tedavilerini iyileştirmek için yeni yolların geliştirilmesine yol açabilir” diyor.
Araştırmacılar ayrıca, kalp pili hücrelerini ifade ettikleri iyon kanallarının türüne göre sınıflandırarak, kalbin kablo sistemi arızalandığında ne olduğu ve kalp tedavilerinin neden tasarlandığı gibi çalışmadığı konusundaki araştırmaları ilerletmeyi umuyor.
İyon kanalları, yüklü moleküllerin içeri ve dışarı girmesine izin veren hücresel kapı bekçileridir. Bu kısa süreli polarizasyon, kalp pili hücrelerinde kalbin hızla hareket etmesini sağlayan önemli elektrik sinyallerini tetikler.
Araştırmacılar şu sonuca varıyor: ‘Tüm bu veriler (kalp) iletim sistemindeki genlerin ve hücrelerin çok spesifik bir haritasını sunuyor’.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Bilim insanları insan kalbinin ‘en ayrıntılı haritasını’ oluşturdu