ภาวะหัวใจขาดเลือด

นักวิจัยจาก University of Alabama ที่เบอร์มิงแฮมได้อธิบายถึงกลไกพื้นฐานที่จำลองการทำงานของหัวใจของผู้ป่วยโรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด ซึ่งเป็นกระบวนการที่แตกต่างจากผู้ป่วยโรคหัวใจล้มเหลวในรูปแบบอื่นๆ ซึ่งเรียกรวมกันว่าโรคกล้ามเนื้อหัวใจพอง (ไม่ขาดเลือด) สิ่งนี้ชี้ให้เห็นถึงแนวทางการดูแลส่วนบุคคลในอนาคตสำหรับโรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด การศึกษานี้ใช้ตัวอย่างเนื้อเยื่อหัวใจที่เก็บได้ที่ UAB ในระหว่างการผ่าตัดเพื่อฝังปั๊มเชิงกลขนาดเล็กไว้ข้างหัวใจของผู้ป่วยที่มีภาวะหัวใจล้มเหลวระยะสุดท้ายซึ่งช่วยในการสูบฉีดเลือด ตามปกติส่วนหนึ่งของขั้นตอนนี้ เนื้อเยื่อหัวใจชิ้นเล็กๆ จะถูกตัดออกและทิ้งเป็นขยะทางการแพทย์ในที่สุด การศึกษาในปัจจุบันได้ตัวอย่างเหล่านี้จากหัวใจห้องล่างซ้ายของผู้ป่วยโรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด 5 ราย และผู้ป่วยโรคกล้ามเนื้อหัวใจไม่ขาดเลือด 6 ราย ซึ่งเป็นผู้ชายทั้งหมดที่มีอายุระหว่าง 49 ถึง 70 ปี ทีมวิจัยที่นำโดย Adam Wende, Ph.D., ผู้ช่วยศาสตราจารย์ใน UAB Department of Pathology พบว่าการเปลี่ยนแปลงของ epigenetic ในหัวใจของ cardiomyopathy ischemic มีแนวโน้มที่จะสร้างโปรแกรมการเผาผลาญของหัวใจใหม่และเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ในหัวใจ Epigenetics เป็นสาขาที่อธิบายถึงการดัดแปลงระดับโมเลกุลที่ทราบกันดีว่าเปลี่ยนแปลงกิจกรรมของยีนโดยไม่เปลี่ยนลำดับดีเอ็นเอ การเปลี่ยนแปลงอีพิเจเนติกส์ที่เป็นที่ยอมรับอย่างหนึ่งคือการเพิ่มหรือกำจัดกลุ่มเมทิลไปยังเบสไซโตซีนของดีเอ็นเอ โดยทั่วไป ไฮเปอร์-เมทิลเลชั่นเกี่ยวข้องกับการลดลงของการแสดงออกของยีน และในทางกลับกัน ไฮโป-เมทิลเลชั่นมีความสัมพันธ์กับการแสดงออกของยีนที่เพิ่มขึ้น Wende และเพื่อนร่วมงานพบลายเซ็น epigenetic ในหัวใจของผู้ป่วยโรคกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือดซึ่งแตกต่างจากหัวใจที่ไม่ขาดเลือด นอกจากนี้ พบว่าลายเซ็นนี้สะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมที่ทราบกันมานานในโรคกล้ามเนื้อ หัวใจขาดเลือด โดยที่ความชอบของหัวใจต่อเชื้อเพลิงเมตาบอลิซึมเปลี่ยนจากการใช้ออกซิเจนเพื่อผลิตพลังงานในเซลล์ เช่นเดียวกับหัวใจที่แข็งแรง ไปเป็นเมแทบอลิซึมแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่ไม่ต้องการออกซิเจน การตั้งค่าการเผาผลาญแบบไม่ใช้ออกซิเจนนี้มีให้เห็นในหัวใจของทารกในครรภ์ อย่างไรก็ตาม หลังคลอด หัวใจของทารกจะเปลี่ยนไปสู่การเผาผลาญออกซิเดชันอย่างรวดเร็ว Wende กล่าวว่า "โดยรวมแล้ว เราเชื่อว่าการเปลี่ยนแปลงของ epigenetic จะเข้ารหัสสิ่งที่เรียกว่า 'ภาวะพลาสติกในการเผาผลาญ' ในหัวใจที่ล้มเหลว ซึ่งการกลับกันของการเปลี่ยนแปลงนี้อาจซ่อมแซมหัวใจที่ขาดเลือดและล้มเหลวได้" Wende กล่าว นักวิจัยพบว่า DNA methylation ที่เพิ่มขึ้นมีความสัมพันธ์กับการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญออกซิเดชันที่ลดลง ปัจจัยการถอดรหัส KLF15 เป็นตัวควบคุมต้นน้ำของการแสดงออกของยีนเมตาบอลิซึม ซึ่งนักวิจัยพบว่าถูกยับยั้งโดยตัวควบคุม epigenetic EZH2 ในทางกลับกัน นักวิจัยยังพบภาวะไฮโปเมทิลเลชันของยีนเมตาบอลิซึมไกลโคไลติกแบบไม่ใช้ออกซิเจน การมีส่วนร่วมของ EZH2 นี้นำเสนอเป้าหมายระดับโมเลกุลใหม่สำหรับการศึกษากลไกเพิ่มเติมที่อาจช่วยในการรักษาโรคหัวใจที่มีความแม่นยำ ผู้เขียนร่วม Sooryanarayana Vamballly ซึ่งใช้เวลากว่า 15 ปีในการศึกษาโปรตีนนี้ ได้มีความก้าวหน้าโดยใช้สารยับยั้งโมเลกุลขนาดเล็กเพื่อควบคุม EZH2 เพื่อรักษามะเร็งหลายชนิด การศึกษาที่นำโดย Wende ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature -- Laboratory Investigationได้ใช้เครื่องมือชีวสารสนเทศที่หลากหลาย Mark Pepin ผู้เขียนคนแรกใช้โปรแกรมที่เปิดเผยต่อสาธารณะเพื่อสร้างไปป์ไลน์การคำนวณอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ซึ่งจัดทำเป็นข้อมูลเสริมออนไลน์ในเอกสาร โปรโตคอลนี้เขียนด้วยภาษาการเขียนโปรแกรม R ช่วยให้ผู้ตรวจสอบวิเคราะห์ชุดข้อมูลแบบ multi-Omics และเปรียบเทียบสิ่งที่ค้นพบกับการศึกษาในสัตว์และที่เก็บข้อมูลสาธารณะ "การจัดหาสคริปต์การเข้ารหัส" Wende กล่าว "เป็นวิธีของเราในการแสดงให้เห็นถึงความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำที่ควรคาดหวังจากการศึกษาด้านชีวสารสนเทศ" Pepin เป็น MD-Ph.D. ปีที่หก นักศึกษาที่ UAB และกำลังสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอก ส่วนหนึ่งของการฝึกอบรมในโครงการฝึกอบรมนักวิทยาศาสตร์การแพทย์ ทีม UAB ยังทำการทดลองการเพาะเลี้ยงเซลล์ซึ่งแสดงการกด KLF15 หลังจาก EZH2 แสดงออกมากเกินไปใน cardiomyoblasts ของหนู และพวกเขาแสดงให้เห็นว่า EZH2 การแสดงออกมากเกินไปนั้นขึ้นอยู่กับ EZH2 ที่มีโดเมนตัวเร่งปฏิกิริยา SET ที่ไม่เสียหาย