Wie das „Liebeshormon“ Oxytocin herzheilende Eigenschaften haben könnte
Können Sie sich bitte vorstellen und uns etwas über Ihren Hintergrund in der biomedizinischen Technik erzählen und darüber, was Sie an der Durchführung dieser Forschung interessiert hat?
Mein Name ist Aitor Aguirre und ich bin Assistenzprofessor für Biomedizintechnik an der Michigan State University. Mein Labor wendet technische Ansätze an, um zu untersuchen, wie sich das menschliche Herz bildet und auf Verletzungen reagiert, mit dem Ziel, dieses Wissen auf neue Therapeutika auf der Basis der regenerativen Medizin anzuwenden.
Wir führen Studien zur Herzregeneration durch, denn obwohl Menschen das Herz nicht regenerieren, tun es andere Tiere in unserem Umfeld schon, was darauf hindeutet, dass wir in dieser Hinsicht möglicherweise über eine ruhende Fähigkeit verfügen. Dies wird durch die Tatsache gestützt, dass unser Herz bei einer Verletzung Stammzellen mobilisiert, um sich selbst zu reparieren. Ihre Arbeit reicht jedoch nicht aus, da es zu wenige von ihnen gibt. Wir versuchen, Wege zu finden, diese Stammzellen zu stärken.
Wir sind zufällig auf Oxytocin gestoßen. Wir suchten nach wichtigen Neurohormonen, die die Herzregeneration steuern könnten, und testeten Dutzende davon, als wir herausfanden, dass Oxytocin sehr starke Wirkungen hatte. So begann diese Forschung.
Können Sie uns mehr über Oxytocin und seine Hauptfunktionen im Körper erzählen?
Oxytocin ist ein Neuropeptid, das an sozialer Bindung und Freude beteiligt ist. Es wird im Hypothalamus, im Gehirn, gespeichert. Wir schütten Oxytocin aus, wenn wir jemanden sehen, den wir lieben, oder wenn wir etwas tun, das uns Spaß macht. Oxytocin hat jedoch noch andere biologische Rollen, von denen einige noch wenig verstanden sind.
Ihre Forschung nutzte Zebrafisch- und menschliche Zellkulturen, um zu zeigen, dass Oxytocin eine weitere überraschende Funktion hat. Können Sie uns erzählen, wie Sie Ihre Studie durchgeführt haben und welche unerwarteten Erkenntnisse Sie dabei gewonnen haben?
Wir führten ein Screening auf Neurohormone durch, die an der Körperhomöostase in menschlichen Epikardzellen beteiligt sind. Epikardzellen sind eine Population von Epithelzellen, die auf der Oberfläche des Herzens leben. Dennoch gelten sie auch als Reservoir von Stammzellen, die das Herz reparieren können (obwohl sie zu selten vorkommen, um nennenswert zu helfen).
Da Regeneration ein sehr energetisch anspruchsvoller Prozess ist, kamen wir zu dem Schluss, dass es für diesen Prozess eine gehirnbezogene zentrale Steuerung geben sollte.
Wir fanden heraus, dass Oxytocin die Fähigkeit epikardialer Zellen steigert, sich in epikardiale Stammzellen zu verwandeln und zu vermehren. Anschließend wandten wir uns dem Zebrafisch zu, einem etablierten Regenerationsmodell, um zu sehen, ob die Wirkung von Oxytocin erhalten blieb. Wir fanden heraus, dass die Entfernung von Oxytocin die Regenerationsfähigkeit der Fische und die Bildung epikardialer Stammzellen stark einschränkte, was unsere Hypothese bestätigte.
Zebrafische könnten uns vielleicht zeigen, wie wir Herzen effizienter regenerieren können. Welche Vorteile bietet der Einsatz von Zebrafischen in einer Forschung wie Ihrer?
Der Zebrafisch ist eines der leistungsstärksten regenerierenden Wirbeltiere. Er kann ohne Funktionsverlust ein neues Gehirn, ein neues Herz, neue Knochen, Muskeln usw. bilden. Da es sich relativ nahe bei uns befindet (schließlich handelt es sich um ein Wirbeltier), sind viele der zellulären und molekularen Vorgänge, die zu dieser außergewöhnlichen Heilungsfähigkeit führen, auch in uns vorhanden. Die Frage ist: Warum können sie es tun und wir nicht?
Wie könnten Ihre Erkenntnisse Ihrer Meinung nach die Tür zu potenziellen neuen Therapien für die Herzregeneration beim Menschen öffnen?
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Oxytocin oder ein Medikament, das seine Wirkung nachahmt, bei Patienten, die einen Myokardinfarkt erlitten haben, positive Auswirkungen haben könnte, indem es Teile des verlorenen Muskels regeneriert. Auch wenn diese Behandlung nur teilweise erfolgreich ist (sagen wir, nur 15 % des geschädigten Muskels kommen zurück), ist sie aus klinischer Sicht dennoch ein großer Fortschritt, der das Leben der Patienten deutlich verbessern würde. Es wird auch den Weg für ausgefeiltere Ansätze ebnen, möglicherweise in Kombination mit anderen Medikamenten oder pro-regenerativen Faktoren, um die Regeneration noch weiter zu verbessern.
Was kommt als nächstes für Sie und Ihre Forschung, um voranzukommen?
Der nächste Schritt für dieses Projekt sind präklinische Versuche in relevanten Tiermodellen, um Sicherheit und Wirksamkeit zu bestimmen. Wenn die Ergebnisse positiv sind, würde ich mir in naher Zukunft klinische Studien zur Entwicklung eines Medikaments vorstellen, das auf diesem Ansatz basiert.
Wo finden Leser weitere Informationen?
Link zur Studie: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2022.985298/full
Link zum Labor von Dr. Aguirre: https://www.aguirrelab.org/
Über Aitor Aguirre
Dr. Aguirre erhielt seinen M.Sc. in Biochemie und Molekularbiologie an der Universität des Baskenlandes und seinen Ph.D. in Materialwissenschaft und Tissue Engineering am Institut für Bioingenieurwesen Kataloniens (IBEC) und der Technischen Universität Katalonien (UPC). Während seiner Postdoktorandenausbildung arbeitete Dr. Aguirre am Salk Institute, wo er die In-vivo-Reprogrammierung bei Herzerkrankungen erforschte Regeneration. Dr. Aguirre wurde 2017 Assistenzprofessor für Medizin an der University of California, San Diego und trat ein Jahr später dem Institute of Quantitative Health Science and Engineering und dem Department of Biomedical Engineering der Michigan State University bei. Dr. Aguirre verfügt über umfassende Erfahrung in den Bereichen Herzentwicklung, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, regenerative Medizin und Tissue Engineering.
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